堆焊技术简介.ppt

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1、堆焊技术简介流程背景概念堆焊相关理论应用及特点堆焊材料分类方式简单介绍实际问题钢铁工业是国民经济的重要基础产业，我国是钢铁工业大国，对轧辊的需求量非常大，轧辊是轧钢的主要部件，也是轧机的主要消耗部件。轧辊的过量消耗给轧钢厂增加了生产成本，引起了业内人士的高度重视。一般从两个方面解决这个问题：（1）通过合金化等手段提高新轧辊材质的硬度与耐磨性，延长新辊的使用寿命。（2）对旧辊实施修复处理，提高轧辊的利用率，降低成本。一、背景1.1堆焊的概念堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的

2、工艺方法。堆焊的目的与一般焊接方法不同，不是为了连接工件，而是对工件表面进行改性，以获得所需的耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷层，或回复工件因磨损或加工失误造成的尺寸不足。这两方面的应用在表面工程学中称为强化与修复。1.2堆焊的应用及特点应用：（1）零件的修复：常用于轧辊、轴等易磨损或易腐蚀零件的修复，这是我国堆焊技术主要运用形式。据资料介绍，堆焊技术总量的72.2%用于零件的修复工作，由于修复的费用比制造新产品时低很多，并且零件的使用寿命也比新产品要长，所以在零件修复工作中广泛采用堆焊工艺。例如采用堆焊工艺修复轧辊的费用是制造新轧辊的30%，对应轧制金属量提

3、高3-5倍。（2）零件的制造：由于表面工程技术的发展，国内外都十分总是改善零件表面性能以满足工作条件的要求。例如采用堆焊工艺制造双层金属的新零件，就是将零件的基体与表面堆焊层选用具有不同性能的材料制造，使这样制造具有符合要求的耐磨、耐蚀等特殊性能。但是由于只有工件表面有一层堆焊上的特殊材料，不仅节约了大量的金属，而且提高了零件的使用寿命。高铬合金耐磨堆焊复合钢板特点：（1）堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素。（2）尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点。（3）需要根据实际要求选择堆焊生产率高的方法。（4）需要注意堆焊金属与基体金属的配合，最好有相同或相近

4、的线膨胀系数和相变温度。稀释率，是指堆焊金属被稀释的程度，常用基材的熔化面积占整个熔池面积的百分比来表示。堆焊工艺指标稀释率，熔敷速度，熔敷率，最小堆焊层厚度熔敷率，指的是有效附着在焊接部的金属重量占熔融焊条、焊丝重量的比例。熔敷速度，熔焊过程中，单位时间内熔敷在焊件上的金属量。1.3堆焊相理论堆焊金属组织的一般规律堆焊离不开熔焊，因此要了解堆焊，就必须了解一般熔焊。而其中最重要的是焊缝的特点。它包括了焊池的形成，焊缝的结晶两个因素。（1）焊池的形成。（2）焊缝的结晶。金属的熔焊是将基体材料部分熔化，同时加入熔化的焊条（或粉末），形成焊池。其中伴随着两个过程。

5、一是产生大量气体。由于固态金属中的碳，对原金属中的氧化物在高温下进行还原，放出大量的CO。在气体形成的瞬间，压力很高，呈爆发式放出，会对熔池的形成有搅拌作用。二是引起熔池成分的变化。熔化的金属基体与焊材，在高温、高压气体介质的作用下，会发生强烈的化学作用，是化学成分变化。成分的变化与焊材组织、药皮成分、焊接规范有关。但总体来说，上部分接近焊材成分，下部接近于金属基体成分，中间是混合成分。焊缝的结晶完全遵循一边的结晶规律，即先形成晶核，然后沿冷却方向成长。结晶核心现在熔池的底和侧壁上形成，然后沿与避免垂直的方向成长，得到一薄层的结晶以后，由于结晶潜热的放出，是冷

6、却缓慢，结晶过程会暂时停止，然后又再次成核，成长出第二层结晶层。这样结晶就会一层一层地完成，得到多层结晶焊缝组织。堆焊前，有两个问题需要解决。一是堆焊材料的选择，二是堆焊工艺的制定。堆焊材料是堆焊时形成或参与形成堆焊合金层的材料，例如所用的焊条、焊丝、焊剂和气体等。每一种材料只有在特定的工作环境下，针对特定的焊接工艺才表现出较高的使用性能，了解和正确选用堆焊材料对于能否达到堆焊的预期效果有着极其重要的意义。2.1堆焊材料的分类方式二、堆焊材料根据堆焊合金的主要成分可划分为：铁基堆焊合金碳化钨堆焊合金铜基堆焊合金镍基堆焊合金钴基合金根据堆焊合金层的使用目的划分为

7、：耐蚀堆焊耐磨堆焊隔离层堆焊根据堆焊合金的形状可划分为：丝状、条状、带状、粉粒状、块状堆焊合金2.2堆焊材料的简单介绍（按照合金成分）铁基堆焊合金的性能变化范围广，韧性和耐磨性配合好，并且成本低，品种也多，所以使用十分广泛。铁基堆焊由于碳质量分数、合金元素的的含量和冷却速度的不同，堆焊层的金相组织可以是珠光体、奥氏体、马氏体和合金铸铁组织等几种基本类型。2.2.1铁基堆焊合金2.2.2碳化钨堆焊合金这类堆焊合金由大量碳化钨颗粒分布于金属基体（如碳钢、低合金钢、镍基合金、钴基合金和青铜等）上构成，堆焊层中钨的质量分数45%以上、碳的质量分数1.5%至2%。碳化钨

8、由WC和W2C组成，有很高的硬度和熔点