簡介
　　用電焊或氣焊法把金屬熔化，堆在工具或機器零件上的焊接法。通常用來修複磨損和崩裂部分。
　　


概述


應用



目前，生産中采用的堆焊方法非常多，現將幾種堆焊方法的稀釋率和熔敷速率對比如
[表]
所示。


幾種堆焊方法特點比較


堆焊方法
稀釋率（%）
熔敷速度（kg/h）
　　埋弧堆焊
單絲
30～60
4.5～11.3
　　多絲
15～25
11.3～27.2
　　串聯電弧
10～25
11.3～15.9
　　單帶極
10～20
12
～
36
　　多帶極
8～15
22
～
68
　　等離子弧堆焊
自動送粉
5～15
0.5～6.8
　　手工送絲
5～15
0.5～3.6
　　自動送絲
5～15
0.5～3.6
　　雙熱絲
5～15
13～27
　　熔化極氣體保護電弧堆焊其中：自保護電弧堆焊
10～40
0.9～5.4
　　15～40
2.3～11.3
　　帶極電渣堆焊
10～14
15～75
　　


從表3可看出，帶極堆焊有較高的熔敷速度，等離子弧堆焊有較低的稀釋率。近年來，在此基礎上，研究工作者進一步開發了既高效又低稀釋率的先進的帶極堆焊技術和等離子弧堆焊技術。


冷焊堆焊技術


　　冷焊堆焊技術是利用高頻電火花放電原理，對工件進行無熱堆焊，來修補金屬工件的表面缺陷與磨損，能保證工件的完好性；也可以利用其強化功能對工件進行強化處理，實現工件的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等。
　　


冷焊堆焊設備對金屬制品工件修補後不變形、不退火、溶接強度高、抗耐磨。可通過金相、拉伸及硬度測試，同時焊材與基體的冶金結合保證了焊接的牢固性。常用于精密鑄件的針孔、氣孔、毛刺、飛邊
、磕碰、劃傷、崩角、塌角
、砂眼、裂紋、磨損、內陷
、制造錯誤、制造缺陷、焊接缺陷的修複與機械表面強化。


冷焊技術的應用領域


1、模具制造行業



塑料模表面的打毛，增加美感和使用壽命；頭盔塑料模具分型面堆焊修複；鋁合金壓鑄模具分流錐表面強化；模具腔超差、磨損、劃傷等修複與強化。


2、塑料橡膠工業



橡塑機械零部件修複，橡膠、塑料件用的模具超差、磨損與修補。


3、航空、航天業



飛機發動機零部件、渦輪、渦輪軸修複或修補，火箭噴嘴表面強化修理，飛機外板部件修複，人造衛星外客強化或修複，钛合金件的局部滲碳強化，鐵基高溫合金件的局部滲碳強化，鎂合金的表面滲A1等防腐蝕塗層，鎂合金件局部缺陷堆焊修補，鎳基/钴基高溫合金葉片工件局部堆焊修複，如：葉片葉冠阻尼面與葉尖的磨損和導葉的燒蝕等。


4、汽車與機車的制造與維修行業



汽車制造和維修工業中，用于凸輪、曲軸、活塞、汽缸、刹車盤，葉輪，輪毂，離合器、摩擦片、排氣閥等補差和修複，汽車體的表面焊道缺陷補平修正。


5、船舶、電力行業



電曲軸、軸套、軸瓦、電氣元件、電阻器等修複，電氣鐵路機車輪與底線軌道連接片的焊接，電鍍廠導
電輥、金屬氧化處理銅鋁電極的制作焊接。


6、機械工業



修正超差工件和修複機床導軌、各種軸、凸輪、水壓機、油壓機柱塞、氣缸壁、軸頸、紮輥、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用的芯軸、塞規、環規、各類輥、杆、柱、鎖、軸承等。


7、鑄造工業



鐵、銅、鋁鑄件砂眼氣孔等缺陷的修補，鋁模型磨損修複。

寬帶極電渣堆焊技術


（1）産生背景



石油化工行業的加氫反應器、原流合成塔、煤液化反應器及核電站的厚壁壓力容器等內表面均需大面積堆焊耐高溫，抗氧及硫化氫等腐蝕的不鏽鋼襯裏。70年代，在該領域內，國內外大量采用了帶極埋弧堆焊（SAW）技術。帶極的寬度也從窄帶向60mm、90mom、120mm、150mm的寬帶方向發展。該技術在稀釋率和熔敷速度上比絲極埋弧焊有了長足的進步，但隨著壓力容器日趨大型化、高參數化，促使堆焊技術向更優質更高效的方向發展。70年代初，德國首先發明，後被日、美、前蘇聯等國進一步完善的帶極電渣堆焊技術由于它具有比帶極埋弧難焊更高的生産效率、更低的稀釋率和良好的焊縫成形等優點，近年來在國內外得到迅速發展和較普遍的應用。


（2）技術內容和技術關鍵


帶極電渣夫焊是利用導電熔渣的電阻熱熔化堆焊材料和母材的，除引現階段外，整個堆焊過程應設有電弧産生。爲了獲得穩定的電渣堆焊過程，有以下幾個技術關鍵：


1）焊接電源



在電渣堆焊過程中，渣池的穩定性對堆焊質量影響極大，而電壓的波動又是影響渣池穩定性的最關鍵因素，故希望堆焊過程電壓波動最小，因此要求選用恒壓特性的直流電源。此外，電源應具有低電壓，大電流輸出、控制精度高、較強的補償網路電壓波動的能力和可靠的保護性能。電源的額定電流視所用帶寬而異，一般對60mm×0.5mm帶極，額定電流爲1500A，90mm×0.5mm爲2000A，120mm×0.5mm爲25O0A。


2）焊劑



獲得穩定電渣過程的另一個必要條件是焊劑必須具有良好的導電性。一般電渣堆焊焊劑的電導率需達2～3Ω　1cm　1，爲普通埋弧焊焊劑的4～5倍。目前國內外采用的電渣焊劑多爲燒結型。焊劑電導率的大小，取決于焊劑組分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，當氯化物（質量分數）少于40％，堆焊過程爲電弧過程，在40％～50％範圍大致是電弧、電渣聯合過程；當氯化物大于50％後，可形成全電渣過程。CaF2既是良好的導電材料又是主要的造渣劑，因此CaF2通常是電渣堆焊焊劑的主要成分。
　　除了導電性外，焊劑還需有良好的堆焊工藝性（脫渣、成形、潤濕性）及良好的冶金特性（合金元素燒損小，不利元素增量少），適宜的粒度（一般比埋弧焊焊劑粒度細）。目前滿足上述要求，已用于生産的焊劑種類很多，如有國外的FJ　1（日本）、EST122（德國）、Sandvik37S（美國）；國産的SJ15、SHD202等等。


3）磁控裝置



對于寬帶極（帶極寬度大于60mm）電渣堆焊，由于磁收縮效應，會使堆焊層産生咬邊，隨著帶極寬度增加，堆焊電流增大，咬邊現象越重，因此必須采用外加磁場的方法來防止咬邊的産生（磁控法）。如圖所示。同時必須合理布置磁極位置，選擇合理的激磁電流大小，外加磁場太強或太弱均會影響堆焊焊道的成形（圖2）。二個磁極的磁控電流應可分別調整。比如對于非預熱的平焊位置的工件，當帶極爲60mm×0.5mm時，磁控裝置的南、北極控制電流分別爲1.5A和3.5A；對于90mm×0.5mm的帶極則分別爲3A和3.5A。


4）工藝參數的控制



采用合理的堆焊工藝參數是保證電渣堆焊過程穩定，焊縫質量良好的有效手段。影響帶極電渣堆焊質量的工藝參數最主要的有焊接電壓、電流和焊接速度，其次還有幹伸長，焊劑層厚度，焊道間搭接量、焊接位置等。
　

①
精確控制焊接電壓對帶極電渣堆焊具有重要意義，當電壓太低，有帶極粘連母材的傾向。電壓太高，電弧現象明顯增加，熔池不穩定，飛濺也增大，推薦的焊接電壓可在20～30V之間優選。
　　

②
焊接電流對帶極電渣堆焊質量影響也較大。焊接電流增加，焊道的熔深、熔寬、堆高均隨這增加，而稀釋率略有下降，但電流過大，飛濺會增加。不同寬度的帶極應選擇不同的焊接電流，比如對φ75mm×0.4mm的帶極，電流可在1000～1300A之間優選。
　　

③
隨著焊接速度的增加，焊道的熔寬和堆高減小，熔深和稀釋率增加，焊速過高，會使電弧發生率增加，爲控制一定的稀釋率，保證堆焊層性能，焊接速度一般控制在15～17cm／min。
　　

④
帶級電渣堆焊時，母材傾角會影響稀釋率和焊道成形，一般推薦采用水平位置或稍帶坡度（1o～2o）的上坡焊爲宜。
　　

⑤
其他一些參數的推薦值爲：帶極伸出長度爲25～35mm，焊劑厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。


（3）優缺點及應用範圍


帶極電渣堆焊與帶極埋弧堆焊比有以下優點：
　　

1）熔敷效率高，在中等電流下，比埋弧焊高50％；
　　

2）熔深淺而均勻，母材稀釋率低，一般可控制在10％以下，比埋弧焊小一倍、單層堆焊即可滿足性能要求。
　　

3）堆焊層成形良好，不易有夾渣等缺陷，表面質量優良，表面不平度小于0.5mm（埋弧堆焊時大于lmm）故表面無需機械加工，省料省時。
　　

4）帶極中合金元素燒損和不利元素增量極少，堆焊層的塑性和韌性高于埋弧難焊。
　　

5）由于接頭熔合區的碳擴散層窄，馬氏體帶寬度小，故接頭熔合區性能優于帶極埋弧堆焊。正由于帶極電渣堆焊有上述優點，近年來國內外在加氫控制反應器、煤氣工程熱壁交換爐、核電站設備中壓力容器的內表面大面積堆焊中均得到了廣泛應用。