堆焊的原理、特点、安全特点及焊接材料

堆焊的原理、特点、安全特点

及焊接材料

一、堆焊的原理

堆焊是可以采取诸多焊接方法（如焊条电弧堆焊、氧一乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、二氧化碳气体保护堆焊、振动电弧堆焊、等离子弧堆焊、激光堆焊、电渣堆焊等），将具有一定性能的材料堆敷在焊件表面的一种工艺过程。它可在焊件表面获得具有耐磨、耐腐蚀、耐热等特殊性能的熔敷金属层，也可以恢复和改变零件形状及尺寸，而不是为了连接。但是，堆焊的热过程及冶金过程都与焊接相同，它的实质是异种金属材料焊接。

堆焊作为一种经济有效的表面改造发放，是金属材料加工与制造业中不可缺少的工艺手段。

二、堆焊特点及应用

1.特点

堆焊所用的设备简单，可以焊接设备通用，熔敷率高，焊条电弧焊堆焊在焊件表面堆敷的金属量可达3kg/h，双带板埋弧自动焊熔敷量为68kg/h。

2.应用

堆焊主要应用于两个方面

（1）制造新零件。用堆焊工艺可制成双金属零件，其基体和堆焊表层可采用不同性能的材料，以分别满足二者的不同技术要求。零件既能获得很好的综合技术性能，也能发挥材料的工作潜力。

（2）修复旧零件。例如，轧辊、轴类，农机零件。采掘机件，由于使用中，接触面之间的相互摩擦作用会造成表面破坏，采用 堆焊工艺方法来修复，可以节约钢材，减少贵重金属的损耗，提高零件的使用寿命，还可以弥补配件短缺的难题。因此，堆焊工艺在我国应用广泛，如矿山机械、冶金机械。建筑机械、农业机械、发电设备、化工设备、工具和模具的制造与修理都采用堆焊技术。

堆焊的过程与焊接基本相同，几乎任何一种熔焊方法都可以用于堆焊。

三、堆焊的安全特点

对于任何一种熔焊方法都可以用于堆焊，在堆焊过程中存在着诸多的不安全性和有害因素，如焊条电弧堆焊存在着触电、烟尘、火灾等安全隐患；氧一乙炔焰堆焊的主要不安全性是着火爆炸以及灼伤等；二氧化碳气体保护堆焊存在有害气体、触电、弧光辐射等不安全因素。

四、堆焊焊接材料

堆焊材料的成分对零件使用性能有直接的影响，目前，虽然已有多种成分及多种形态的堆焊材料，但选用式必须慎重，应根据不同的工作条件和零件磨损情况，来选择相对应的堆焊合金，方能有效地提高零件的使用寿命。

1.堆焊焊条

（1）堆焊焊条型号的编制方法。堆焊焊条的型号是按熔敷金属的化学成分及药皮类型来划分的。其编制方法如下：

1）焊条以字母“E”表示，为型号第一字。

2）型号第二字表示焊条类别，堆焊焊条以字母“D”表示。

3）型号中第三字、第四字表示焊条特点，用字母或化学元素符号表示。

堆焊焊条的型号分类见表12-1。

4）型号中最后两位数字表示药皮类型及焊接电源，用短划“—”与前面符号分开，见表12-2。

5）在同一个基本型号内有几个分型时，可用字母A、B、C……表示，如图再细分，可加注数字1,2,3……如A1、A2、A3等，此时再用短划“—”与前面的符号分开。

（2）牌号的编制方法。堆焊焊条牌号的编制，也是用字母“D”代表堆焊焊条，后面的两位数字表示堆焊焊条的类型，最后一位数字表示焊条药皮类型和所用电源种类。

堆焊焊条可分以下几类：

牌号为D00X~D09X的焊条，不作规定。

牌号为D10X~D24X为不同硬度常温堆焊焊条。

牌号为D25X~D24X 为常温高锰钢堆焊焊条。

牌号为D30X~D49X 为刀具工具堆焊焊条。

牌号为 D50X~D59X为阀门堆焊焊条。

牌号为 D60X~D69X为何静铸铁堆焊焊条。

牌号为D70X~D79X 为碳化钨堆焊焊条。

牌号为D80X~D89X 为钴基合金堆焊焊条。

牌号为D90X~D99X 为待发展的堆焊焊条。

2.其他堆焊材料

（1）堆焊用焊丝。堆焊用焊丝主要有铁基和钴基两类，应用最广泛的是铁基，因为铁基价格低廉，经济性好；钴基虽然也具有耐蚀性、耐热性、耐磨性，但其价格昂贵，除非万不得已才能使用。

铁基和钴基两类焊丝均用铸造方法制造，常用规格为4-6mm。在一般情况下，可选用镍基焊丝替代钴基焊丝。

常用的堆焊焊丝牌号如高鉻铸铁堆焊焊丝为HS101、HS103；钴基堆焊焊丝为HS111、HS112、HS113等。

（2）管状堆焊焊丝或管状堆焊焊条。管状堆焊焊丝时用低碳钢、镍基和铜基等合金成管状作为外皮，中心用合金粉末配以一定的焊剂制成的焊丝，它是目前堆焊技术中最普遍应用的一种药芯堆焊材料。

使用焊条电弧焊时，须在管状的焊丝表面涂制一层药皮，制成管状焊条。

（3）合金粉末堆焊材料。合金粉末堆焊材料是用高压气流或高压水流，将要求成分的熔化金属雾化成粒状合金，堆焊时，将粉末直接涂喷到焊接区，再用热源加热熔化后即可获得堆焊层。

常用的合金粉末堆焊材料有镍基合金，如粉101、粉102；钴基合金，如粉201、粉202；铁基合金，如粉301、粉302、粉312等。

合金粉末堆焊材料一般应用于粉末等离子喷焊、氧一乙炔焰堆焊和气体保护堆焊等工艺方法。

3.堆焊材料的选择原则

（1）应考虑满足工件的使用条件和性能。应根据被焊零件的磨损类型、冲击载荷的大小、工作温度及介质的情况，来选择何时该类零件的堆焊合金。

（2）应考虑堆焊层是否要求机械加工。对于堆焊层要求机械加工的，则不能选用高硬质合金堆焊材料，而应选择低碳合金钢堆焊材料，以便于进行机械加工。

（3）应考虑堆焊零件经济合理性。选择堆焊合金时，应综合考虑其堆焊零件的成本和使用后的经济效果。应尽量选择价格低的堆焊合金，以降低成本。但是，虽然高合金堆焊堆焊材料价格比较贵，但使用寿命却比较长，因此，在选择堆焊材料时，不要单一地考虑价格问题，而应将材料价格和使用寿命同时考虑才比较合理。

（4）应考虑堆焊零件的焊接性和我国的资源情况。在满足零件的使用条件和经济性的前提下，应选择焊接性良好的堆焊合金。另外，应尽量选择我国富有的资源，如钨、硼、锰、硅、钼、钒、钛等，少用镍、铬、钴。