第四章补焊及堆焊

1、第四章补焊与堆焊第四章 补焊与堆焊v焊接技术焊接技术用于修补零件缺陷时称为补焊补焊，用于恢复零件几何形状及尺寸或使其表面获得具有特殊性能的溶敷金属时称为称为堆焊。堆焊。v 补焊和堆焊在机械零件的修复方法中占有很重要的地位，因为它有如下优点：v、能修复各种原因引起损坏的零件，如：磨损、破损、裂纹、凹坑等；v、机械零件中常用金属材料的大部分都可以用焊接方法修复；v、修复质量较高，有的零件修后更耐用；v、生率高，且成本较低；v、一般的焊修设备简单、操作容易，且便于野外抢修。焊接方法也有不足之处主要有v1、焊接变形和应力焊接变形和应力 v2、焊接裂纹焊接裂纹 v3、气孔气孔 v4、补焊接头的强度补焊接

2、头的强度1、焊接变形和应力焊接变形和应力v 补焊和堆焊时对工件进行局部的、不均匀的加热是产生焊接变形和应力的原因。变形量超过允许值时需矫正，这不但费时，有时甚至矫正无效而报废。为了防止和减少变形，常常需要采用一些专门的措施，在下面的内容中将分别介绍。2、焊接裂纹焊接裂纹v 裂纹是焊接缺陷中最危险的一种。铸铁和淬火钢零件补焊时都容易产生裂纹，是焊修工作中需要注意的重点问题之一3、气孔气孔v 是焊接熔池中的气体来不及逸出而留在焊缝中造成的孔洞，对焊缝强度和密封性都有影响。气孔的形状、大小、数量与母材的钢种、焊条性质、补焊技术等均有关系。送修的零件中都有油、锈等污物，焊前若清除不尽就容易引起气孔。4

3、、补焊接头的强度补焊接头的强度 v 对一般钢制的零件，此问题不大。但对已经热处理强化过的材料，补焊时由于焊缝两侧母材受热影响后要发生组织和相应的性能变化，接头与母材等强度的要求就不容易达到。对小尺寸的零件，可用补焊后的整体热处理来解决。大尺寸构件不可能进行整体热处理，此时需在焊接方法、焊接材料和工艺等采取一系列的措施，从而增加了补焊的难度。此外，焊修后焊层的加工，特别是耐磨堆焊层的加工，也是一个需要注意的问题。 应用范围v、补焊各种已失效的零件，如因破损、折断、裂纹等缺陷而不能继续使用的零件；v、用补焊法挽救有缺陷的毛坯件，如铸件中的缩孔、夹砂、锻件中的夹层等等；v、用堆焊法修复已磨损的零件，

4、同时还可以对其强化，使其寿命比新件更长。v本章将讨论碳钢、合金钢、铸铁、有色金属制的机械零件的焊补原理、工艺和应用，手工电弧堆焊、氧乙炔火焰堆焊、埋弧堆焊和振动电弧堆焊的原理、工艺和应用。此外，还将介绍硬聚氯乙烯塑料制的机械装置的结构的焊接原理和技术。 补焊与堆焊v41补焊v42堆焊v43硬聚氯乙烯塑料的焊接41补焊v一、碳钢件的补焊v二、合金钢件的补焊v三、铸铁件的补焊v四、有色金属件的补焊一、碳钢件的补焊v机械零件所用的材料种类很多，其可焊性相差很大。就碳钢而言，钢中含碳量愈高，焊时出现裂纹的倾向就愈大，可焊性也就愈差，对补焊技术的要求也愈严格。 v（一）、低碳钢零件的补焊v（二）、中、高

5、碳钢零件的补焊（一）、低碳钢零件的补焊v 含碳量为0.25的碳钢为低碳钢可焊性良好。补焊时一般不需要采取特殊的工艺措施，选用一般的结J422型焊条都可获得满意的结果。只有在特殊情况下，例如零件刚度很大，焊时拘束度很大或低温时补焊才有出现裂纹的可能，此时要注意选用优质焊条，以增强焊缝金属的抗裂性，同时采用合理的焊接工艺以减少焊接应力。（二）、中、高碳钢零件的补焊v含碳量为0.250.50的碳钢为中碳钢，高碳钢的含碳量在0.50以上。v随着钢中含碳量的增高、焊接接头对裂缝的敏感性也相应增大。裂缝主要有：v、焊缝内的热裂纹焊缝内的热裂纹；v、热影响区由于冷却速度快而产生的低塑性淬硬热影响区由于冷却速

6、度快而产生的低塑性淬硬组织引起的冷裂纹组织引起的冷裂纹；v、焊缝根部主要由氢渗入而引起的氢裂纹焊缝根部主要由氢渗入而引起的氢裂纹。v为了防止中、高碳钢零件补焊过程中产生的裂纹，可采取以下措施：v1、改善热循环，降低接头冷却速度改善热循环，降低接头冷却速度1、改善热循环，降低接头冷却速度v、焊前预热焊前预热 可以降低热影响区的硬度并减少残余应力及变形，从而有效地防止焊缝中和热影响区的裂纹。v 碳钢焊前预热的程度取决于含碳量和零件刚度，可以大致按下列经验公式来估计手工电弧焊焊前的预热温度：v （41）v式中： 钢的碳当量（%）， ；v t零件厚度（mm）。v此公式主要用于零件厚度t20mm的情况。

7、v、利用多层焊来改善热循环利用多层焊来改善热循环 每层焊缝对后一道焊缝都可起预热作用，同时也对前一道焊缝起缓冷作用，从而对防止裂纹起良好作用。v焊后进行缓冷和消除应力的处理对防止裂纹也是有利的。teq4 . 011. 0C500C0预热温度eqC4SiMnCCeqv2、选用合适的焊条选用合适的焊条v尽可能选用低氢焊条以增强焊缝的抗裂性能，焊条应按规定烘干并置于保温筒内，随用随取。焊条的强度等级要与母材一致。v3、加强焊接区的清理工作，彻底清除可能加强焊接区的清理工作，彻底清除可能进入焊缝的任何氢的来源，例如油、水、进入焊缝的任何氢的来源，例如油、水、锈以及其它杂质锈以及其它杂质。v4、设法减少

8、母材熔入焊缝的比例设法减少母材熔入焊缝的比例 例如开“V”型坡口，第一层焊缝用小电流施焊等都是行之有效的方法。但必须注意将母材溶透，避免产生夹渣及未焊透等缺陷。二、合金钢件的补焊v（一）、合金结构钢制件的补焊v（二）、不锈钢制件的补焊（一）、合金结构钢制件的补焊v 合金结构钢就是在碳钢内添加一定量合金元素的钢，其目的主要提高强度并保持良好的韧性，这种钢叫强度用钢。在压力容器、发电设备、车辆、船舶、起重机械和各种工程结构中使用极为广泛，结构一旦受到损坏常需用焊接方法修理。v 强度钢又可细分为两大类：v 、非热处理强化钢v 、热处理强化钢v、非热处理强化钢，在热轧和正火状态下使用，屈服强度在294

9、490N/（3050f/）之间，在我国得到广泛应用，其可焊性良好。v、热处理强化钢，在调质状态下使用v、低碳调质钢的屈服强度一般为490980N/（90100f/）可以在调质状态下进行焊接。v、高碳调质钢的屈服强度在8801176N/（90120f/）以上，含碳量大于0.30焊接困难。v合金结构钢的焊接特点是容易产生裂纹，其中冷裂纹又占裂纹中的90。是需要研究解决的主要问题。引起这类裂纹的原因一般归内为以下三个因素。v1、焊缝区的含氢量焊缝区的含氢量v取决于焊接材料和工艺因素，控制氢气的含量可使裂纹出现的可能下降，因此，补焊时必须严格防止任何氢源进入补焊区。v2、拘束度拘束度v决定于工艺因素补

10、焊时让零件有适当变形，可大大减少裂纹。v3、工件材料对淬硬的敏感性工件材料对淬硬的敏感性v随着强度等级的提高，钢的淬硬倾向及产生冷裂纹的敏感性也相应增大。其原因是钢中的合金元素含量在逐渐增多。钢中合金成分与冷裂倾向之间的关系可用如下国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式来粗略地估计： %1556CuNiVMoCrMnCCeqv、Ceq小于0.4%的钢 s =294392N/（3040f/）的热轧钢。焊时基本上无淬硬倾向，可焊性良好，采用的补焊技术与低碳钢相似，焊接材料应选用与母材强度等级相同。在工艺上除大厚度、大刚度和低温条件下外，一般不必考虑预热。v、Ceq值等于0.400.6的钢s=441

11、490N/（4550f/）的正火钢和部分低碳调质钢。补焊时冷裂纹倾向随Ceq的增高而增大，其可焊性逐渐变差，为获得无缺陷的等强度补焊接头，需要选择相应强度级别的焊接材料，而不拘泥于其化学成份。同时还要采取相应的预热、控制焊接线能量和焊后热处理等措施。v、Ceq大于0.6的钢s588982N/（60100f/）以上的中碳调质钢，属高淬硬倾向的钢，可焊性差，补焊时需要采取严格的工艺措施防止裂纹。这种钢一般是在退火状态下补焊，焊时要采用高的预热温度（200350），焊接方法以手工焊为主，焊条除强度等级与母材的相同外，还须具有防裂性能好，焊缝金属的调质处理规范与母材相一致等要求，焊后需进行整体调质处理

12、以获得需要性能的接头。（二）、不锈钢制件的补焊v 不锈钢主要用于有浸蚀性的化学介质中，要求能耐腐蚀对强度则要求不高，不锈钢制件的早期损坏多数不是因受力过大而引起的，主要是因 应力腐蚀开裂、局部腐蚀而失效。修理方法多将损坏部分切除，另外镶焊一块牌号相同的钢板。v 不锈钢补焊时立即产生裂纹或其它缺陷的危险性不大，主要问题是防止焊接接头在工作中再度产生应力腐蚀开裂和局部腐蚀。但由于这两个问题都不会很快出现，因而在补焊时常常被忽视。不锈钢制件的补焊v1、应力腐蚀开裂v2、局部腐蚀1、应力腐蚀开裂v引起应力腐蚀开裂的必要条件之一是要有拉伸应力存在。构件中的残余应力（特别是焊接应力）所引起的应力腐蚀开裂事

13、例约占全部事例的70%以上。奥氏体不锈钢由于导热性差和线膨胀系数大，故焊接时变形量要比碳钢大。但补焊时焊接区一般都受到较大的拘束，使变形困难，从而不可避免地要引起较大的焊接应力。1、应力腐蚀开裂v焊后应设法尽可能地消除焊接残余拉应力，这对提高接头、耐应力腐蚀开裂的能力有极为重要的意义；也可以采用焊后热处理、机械方法（锤击、喷丸等），或爆炸处理来降低残余应力或使表面呈压应力状态。例如构件为容器的薄壁件，补焊时很容易产生波浪变形此时可采用调整焊接顺序以及锤击焊缝等方法预防，而不宜采用刚性固定法以免增大焊接残余应力。补焊后如变形量过大，可用机械方法矫正，严禁用火法矫正，否则耐腐蚀性要降低。2、局部腐

14、蚀v奥氏体不锈钢中局部腐蚀主要指晶间腐蚀和刀状腐蚀。v、晶间腐蚀v、刀状腐蚀、晶间腐蚀v晶间腐蚀v在热影响区v焊缝中都可能出现vA、在热影响区 当母材含碳量较低或含有适量稳定化元素（Ti，Nb）时，常采用小电流、大焊速的补焊工艺，必要时强制冷却以减少热影响区处于敏化温度区的时间，这样就可以有效地防止热影响区的晶间腐蚀。vB、焊缝中 焊缝中的晶间腐蚀问题可采用选用含Ti、Nb的焊接材料的方法来解决。、刀状腐蚀v刀状腐蚀只发生在含Ti、Nb的奥氏体不锈钢紧邻焊缝热影响区上紧邻焊缝热影响区上。为防止这种局部腐蚀，最好采用超低碳不锈钢。在补焊工艺上，首先要减少近缝区的过热，面向腐蚀介质的焊缝要最后焊接

15、。如不可能，要调整焊缝尺寸和形状及焊接规范，使第二面焊缝所产生的敏化区（6001000）不落在工作焊缝表面的过热区上。3、奥氏体不锈钢常用的焊接方法v 手工电弧焊，钨极手工氩弧焊v、手工电弧焊 手工电弧焊由于方便灵活，热影响区小，对保证质量有利，是目前应用最广泛的方法。在补焊工艺上要注意采用小电流、短弧、快速焊等措施以减少热输入。v、钨极手工氩弧焊 钨极手工氩弧焊也是补焊奥氏体不锈钢的主要方法，其特点是保护效果好，无熔渣，焊缝表面成形好，用于封底焊时，背面熔透良好。管道、容器类产品补焊时常用此法。v不论用什么方法补焊，只要对工件有耐腐蚀要求，补焊时就必须做到防止以任何方式损坏工作表面。例如随处

16、引弧、地线不夹紧、飞溅、熔渣清除不彻底等等都是不允许发生的。三、铸铁件的补焊v铸铁在机械设备中的应用非常广泛。灰口铸铁主要用于制造各种支座、壳体等基础件。球墨铸铁由于其机械性能与铸钢相近，巳在部分零件中取代铸钢而获得应用。v铸铁焊接主要应用于补焊铸造缺陷和补焊巳损坏的铸铁零件。铸造缺陷以缩孔和夹砂为主，损坏则以裂纹、破洞为主。这些都可以用补焊法修复。v（一）、铸铁的焊接特点v（二）、补焊方法（一）、铸铁的焊接特点v 铸铁可焊性差，补焊时经常遇到的困难是极易产生白口白口和裂纹裂纹。其原因和防止措施如下：v1、白口v2、裂纹1、白口v、产生白口的位置产生白口的位置 焊缝区v 热影响区v使补焊区呈白

17、亮的一片或一圈（指熔合区），硬度很大，加工困难，而且还容易引起裂纹。v、白口产生的原因白口产生的原因 主要是焊后冷却太快和石墨化元素不足。 v焊缝区 当焊缝成份与灰口铁铸件的成份相同时，在一般电弧焊的条件下，焊缝的冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度，石墨来不及析出而成为白口。v热影响区 温度超过共析点的那一部分铁中发生了相变，原来的石墨重新溶入奥氏体，补焊后的快速冷却使碳来不及析出而以渗碳体形式保留下来，结果也成为白口。 v、防止白口的措施防止白口的措施调整焊缝的化学成份 通过焊接材料向焊缝增加石墨化元素的含量，在一定的补焊工艺条件配合下，可使焊缝成为灰口铁。此外，还可采用非铁材料，如镍基

18、和铜基合金，高钒钢等以避免焊缝金属产生白口或其它脆硬组织。v减慢冷却速度 这就可延长焊缝和溶合区处于红热状态的时间，使石墨能充分析出。例如焊前预热和焊后缓冷都可有效地防止白口。v采用钎焊法补焊 因为焊缝为非铁材料，母材受热不多，不会发生相变，可以完全避免白口产生。2、裂纹v许多铸铁零件的结构复杂，刚性大，补焊容易产生大的焊接应力，在薄弱部位就容易产生裂纹。这种裂纹发生的温度一般在400以下，属冷裂纹。v、裂纹的部位裂纹的部位 可在焊缝上v 也可能在热影响区内v、采取措施采取措施v防止产生裂纹的原则是减少焊接应力。可以从减小补焊区和工件整体之间的温度梯度或改善补焊区的膨胀和收缩条件等几方面采取措

19、施。（二）、补焊方法v 常用的补焊方法列入表42中v1、铸铁热焊法v2、铸铁冷焊法v3、铸铁加热减应焊表42常用铸铁补焊方法简明表补焊方法分类特点 气焊热焊法焊前预热至600左右，在400以下施焊，焊后在650700保温缓冷，采用铸铁填充料，焊件内应力小，不易裂，可加工冷焊法也叫不预热气焊法，焊前不预热，只用焊炬烘烤坡口周围或加热减应区，焊后缓冷，填充料同上。焊后不易裂，可加工，但减应区选择不当时则有开裂危险 电弧焊热焊法采用铸铁芯焊条，温度控制同气焊热焊法，焊后不易裂，可加工半热焊法采用钢芯石墨型焊条，预热至400 左右，焊后缓冷，强度与母材相近，但加工性不稳定冷焊法采用非铁组织的焊条，焊前

20、不预热，要严格执行冷工艺要点，焊后性能因焊条而异 钎焊用气焊火焰加热，铜合金做钎料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，强度因钎料而异1、铸铁热焊法v 补焊前将工件整体预热到600700补焊时保温使其不降到400以下。焊后再升温到700，随即缓冷。这样可使补焊区与周围的温度梯度大大降低，从而可以有效地防止裂纹。白口也会因冷速缓慢而得以消除。v采用气焊时的工艺要点如下：v、宜选用功率较大的焊炬和大号焊咀。如需长时间补焊最好采用水冷式焊炬以防回火。v、选用牌号为QHT1或QHT2的焊条。其成份与一般灰口铁相比含硅量较高，可补偿熔焊时硅的烧损和促进石墨化过程。v焊剂可选“粉201”，其熔点约为650，

21、呈碱性，能把补焊时产生的高熔点化合物SiO2变为易熔盐类，进入渣中排除。v、送修的铸铁件一般油污甚多，补焊前必须彻底消除。对渗入铁内的油必须用火焰烘烤法除去。v、在待补焊裂纹的两端各钻一直径46mm的止裂孔，防止裂纹扩展。v、沿待补焊裂纹开坡口，一般用V型坡口，坡口角要大一些，以利熔渣排出。v、补焊时宜用中性焰或弱碳化焰，以防碳和硅的烧损。操作时要先将母材熔化，然后送进焊条，随时用焊条消除溶渣。补焊要连续进行，一次补好，避免多次加热。2、铸铁冷焊法v所谓冷焊，是指焊前对工件不预热或只局部低温预热，工件处于冷的状态。此时为了减少焊接区与周围金属的温度梯度，应尽可能地少输入热量，这种方法只要运用得

22、当，同样可以获得好的补焊质量，同时还具有成本较低、焊后变形小、生产率高、劳动条件好等优点，因此得到广泛的应用。2、铸铁冷焊法v手工电弧焊泠焊的工艺方法 为了减少补焊区的热输入，要选用细焊条和尽可能小的焊接电流，还要采用短段、分散、断续焊的办法，以使各处受热尽可能地均匀些，每段焊缝焊完后立即用小锤从弧坑开始锤击焊缝，直到温度下降60左右（不烫手）再焊下一道焊缝。当零件厚度较大时，最好采用多层补焊。v铸铁补焊时所用的焊条种类很多，可根据零件的需要按表43所列的牌号选用。表43铸铁电弧焊条统一牌号焊芯材料药皮类型焊缝成份主要用途铸100低碳钢氧化型碳钢一般灰铸铁件的非加工面焊补铸116低碳钢稳弧多氢

23、型（加钒铁粉）高碳钢高强度铸铁件焊补铸117低碳钢低氢型（加钒铁粉）高碳钢高强度铸铁件焊补铸208低碳钢石墨型铸铁一般灰铸铁件焊补铸238低碳钢石墨型（加球化剂）球墨铸铁球墨铸铁件焊补铸308纯镍石墨型纯镍重要灰口铸铁薄壁件和加工面焊补铸408镍55%铁45%石墨型镍铁合金重要高强度灰口铸铁件及球墨铸铁件焊补铸508镍70%铜30%石墨型镍铜合金强度要求不高的灰口铸铁件加工面焊补铸607紫铜低氢型铜铁混合物一般灰口铸铁件非加工面焊补铸616铁皮包铜芯稳弧低氢型铜铁混合物一般灰口铸件非加工面焊补3、铸铁加热减应焊v选择零件的适当部位（叫做减应区）进行加热使之膨胀，然后对零件损坏处补焊、焊后同时冷

24、却，此时焊接应力会大大降低，从而可以避免裂纹，这种方法就叫做加热减应区补焊法。实质上它是一种局部加热的方法，只不过是巧妙地选择了加热部位而已。这种补焊方法是在长期生产实践中总结出来的一种行之有效的方法。v加热减应区法的关键是要正确选择减应区。选择的原则是要选择阻碍焊缝膨胀和收缩的部位，通过这些部位的加热膨胀，可使补焊区裂纹扩宽，补焊后两处同时收缩，焊接应力就能大大减少。铸铁的加热减应焊v图41列出了几种典型的减应区选择例子。图中有阴影处为减应区，对其加热就可以使待补裂纹扩宽，在此情况下补焊，焊后同时冷缩，焊缝内的残余应力会很小。实际工作中送修的铁铸件往往都是比较复的，减应区的选择比较困难，需要

25、不断总结和积累经验。一般检验所选减应区是否正确的简便方法是：对所选部位加热，如待补焊裂纹张开，则为正确，否则需另选合适部位。42堆焊v一、堆焊的用途和特点v二、堆焊材料v三、堆焊方法一、堆焊的用途和特点v 堆焊是焊接技术的一个重要的分支。它的目的不是连接零件，而是在零件表面堆敷一层金属，使其具有一定尺寸或一定的特殊性能。它既可用于制造新零件，也可用于修复旧零件。v堆焊的物理本质、工艺原理、冶金过程和热过程的基本规律和一般的焊接没有区别。但是由于目的不同，堆焊也有其自身的特点：主要有以下几点v1、对堆焊的要求除尺寸外，主要的是性能方面的要求。如堆焊层硬度，不同工况下的耐磨性和耐蚀性等等，而对一般

26、焊接时的要求，如强度、塑性、韧性等并不十分重要，因而在材料、工艺上都有区别。v2、为了满足性能上的要求，首要问题是选用合适的堆焊层合金。一般来说，堆焊层的合金元素含量比母材的要高，有时与母材成份有很大不同，这给堆焊带来一些新的问题。例如两种性能不同的材料引起的裂纹问题，以及母材对焊缝的稀释问题（稀释率表示母材在焊缝中所占的百分率），这些都要在工艺上设法解快。v3、堆焊都是在零件表面进行，零件不对称受热极为显著，至使堆焊后的变形明显。由于多数堆焊层性硬而脆，一些通常使用预防变形和焊后校正变形的方法在此不适用，对于堆焊层进行加工以达到尺寸要求也困难，这些都要求在堆焊工艺上设法妥善解决。v4、在堆焊

27、任务较大时，其生产率需要采取一些特殊措施预以满足。二、堆焊材料v 目前堆焊合金多达数百种，以满足不同的需要。在我国的焊条国家标准GB98476中，主要按照堆焊金属的化学成份对堆焊合金进行划分，表46列出了我国常用堆焊合金的主要特点。v选择堆焊材料时一般应遵循以下原则：v1、满足工件的使用条件满足工件的使用条件v2、考虑堆焊零件的经济性考虑堆焊零件的经济性v3、考虑可焊性问题考虑可焊性问题v4、符合我国资源情况符合我国资源情况1、满足工件的使用条件v必须先弄清楚特修零件的失效形式，然后根据需要强化的指标选择合适的堆焊合金。v例如：需要堆焊修复零件多数因磨损而失效的，而磨损的类型很多必须针对每一种

28、磨损类型选择合适的堆焊合金，不能简单地用越硬越耐磨作为选择材料的依据，这一点可从表46中清楚地看到。2、考虑堆焊零件的经济性v一般说，堆焊合金使用寿命越长，其成本越高，要综合考虑经济性。以选用单位寿命成本最低的合金为宜。3、考虑可焊性问题v在满足上述二点的前提下，应考虑采用可焊性较好的堆焊合金以降低成本。4、符合我国资源情况v尽量选用我国富有的合金资源，如钨、锰、硅、硼、钼、钛等，应少用镍、钴、铬之类的合金。三、堆焊方法v 表47列出了几种堆焊方法的特点v 选择堆焊方法时，应着重考虑以下因素v、保证较低的稀释率；v、有较高的熔敷率；v、工件尺寸，形状复杂程度和批量大小；v、力求降低成本。v为了

29、满足堆焊对低稀释率和高熔敷率的要求，对常规的焊接方法需要采取一些特殊的工艺措施。下面扼要介绍几种常用焊接方法及措施。三、堆焊方法v（一）、手工电弧堆焊v（二）、氧乙炔火焰堆焊v（三）、埋弧堆焊v（四）、振动电弧堆焊（一）、手工电弧堆焊v 手工电弧堆焊的设备简单，机动灵活，成本低特别是通过焊条能获得几乎所有的堆焊合金成份。因此这种方法是一种主要的堆焊手段。它的缺点是，生产率低，稀释率较高，不易获得薄而均匀的堆焊层，劳动条件也较差。v堆焊时要注意以下几点：v1、正确选择焊条正确选择焊条v2、防止堆焊层硬度不合要求防止堆焊层硬度不合要求v3、提高堆焊效率提高堆焊效率v4、防止裂纹防止裂纹1、正确选择

30、焊条正确选择焊条v在弄清楚工件失效原因的基础上，根据需要强化的指标，选择合适的焊条，不宜盲目的选用高性能，高寿命的焊条，以免成本过高和工艺复杂化。2、防止堆焊层硬度不合要求防止堆焊层硬度不合要求v焊缝母材稀释是堆焊层硬度不够的主要原因，可适当减小堆焊电流或用直流反接法减小母材熔深。采用多层焊可以有效地降低稀释率，一般第三层以后的堆焊层无稀释率问题，硬度即可达到要求。此外，堆焊后的冷却速度也会影响硬度，要设法控制。3、提高堆焊效率提高堆焊效率v应当在保证质量的前提下，设法提高熔敷率。例如将堆焊面放在倾斜位置进行横焊，适当加大焊条直径和堆焊电流，采用填丝焊法，以及多条焊等。4、防止裂纹防止裂纹v堆

31、焊时的裂纹可能在焊缝焊缝和热影响区热影响区产生。由于堆焊层一般都是硬度高，塑性差的金属，在堆焊后的冷却过程中，如果焊接应力超过堆焊层的强度，就会产生裂纹甚至焊缝剥离。某些堆焊层有很多发状微裂纹，不影响使用，可让其存在，但多数裂纹应设法防止，具体措施有以下几种。v、改善热循环 v对有淬火倾向的堆焊合金要预热和缓冷预热和缓冷。 v对高锰钢则要求快冷以防脆化，必要时还需用水强迫冷却。v、堆焊过渡层v先用塑性好的普通焊条或不锈钢焊条打底，使母材与表面层隔离，对防止二者混合后产生的热裂纹有利。v现以挖掘机斗齿的堆焊修复为例进行说明。v斗齿材料有高锰钢和中碳低铬钢两类，性质完全不同，堆焊时必须注意。v对高

32、锰钢必须快冷以防脆化；v对中碳低铬钢，为预防裂纹必须预热缓冷。v在堆焊前必须鉴别清楚，方法是用磁铁吸引，高锰钢为奥氏体钢，无磁性。如为高锰钢，可按下述方法堆焊修复。v当斗齿磨损不大时，可用焊条直接堆焊修复，如图43a所示。先用奥氏体不锈钢焊条打底，再用高锰钢焊条堆焊表面层。堆时要注意快冷，如能将斗齿放在水中施焊效果更佳。v如磨损量很大，则需用钢材接长，如图43b所示。接长材料仍用高锰钢，可从废高锰钢履带板上切取。接长时用高锰钢焊条（堆266）对接焊接，用对称交替焊和快冷的办法防裂。齿形基本完整后再作表面层堆焊。v斗齿表面堆焊焊道的布置要按使用工况来变化，一般齿端部的顶面用单道连续焊道堆满，而背

33、面不堆焊，这样可使斗齿自动磨锐，经常保持锋利。斗齿根部上的堆焊焊道不应堆焊太满。用于开采矿物或大石块的斗齿，可沿其长度方向堆焊焊道，焊道间留一些窄的间隙；如使用砂或其它细颗粒的磨料，则要平行于端线堆上横的焊道，各焊道之间也留一些间隙；如斗齿的使用场合不明确，则可堆成斜的网状焊道，如图44所示。这种堆焊法的效果和全面积堆满的一样，但可减少焊条消耗和工作量。（二）、氧乙炔火焰堆焊v氧乙炔火焰温度较低（3000），而且火焰功率可以调节，从而能得到非常小的稀释率（110%）和1以下的均匀薄堆焊层。这种方法简便灵活，成本低也得到一定的应用。例如：修复石油钻具时，常需堆焊高硬度的碳化钨。所用焊丝有两种，一

34、种是：管状焊丝，在薄低碳钢板卷成的卷子内填装粒状WC；一种是混有WC颗粒的铸造黄铜丝。v气焊火焰容易将钢管或黄铜丝熔化，均匀堆焊在母材表面，而WC颗粒则基本上不熔化，均匀落入熔池而形成以钢或黄铜为粘接剂的WC耐磨层。这种堆焊方法比电弧堆焊要好得多，因为在电弧热的作用下，大部分的WC颗粒都会熔化，而在焊缝中重新析出硬度仅为HV1200左右的含钨复合碳化物，导致耐磨性下降。v除石油钻具外，其它如轴承合金、阀门密封面以及农机零件等的堆焊，也常用氧乙炔火焰。其缺点是生产率低，对工人技术要求高，且劳动强度大。（三）、埋弧堆焊v埋弧堆焊与手工堆焊比较有如下一些优点：熔敷率高；焊层质量好；因飞溅损失小而且可

35、节约堆焊材料；机械化程度高；劳动条件好，对工人操作技术要求较低等。但稀释率高是其缺点。v埋弧堆焊特别适用于修复磨损量大，外形尺寸比较简单的零件。如各种轴类、轧辊、轧轮轮缘和履带车辆上的支重轮等。v堆焊时所用的焊接材料包括焊丝、焊剂二者配合使用以调节焊缝成份。v、焊丝表48可得到硬度不太高的堆焊表面。v、焊剂430，431，为了在不经热处理就具有高硬度可向焊剂中加石墨和铬铁而获得HRC60左右的硬度。v埋弧堆焊工艺与一般埋弧焊工艺基本相同，需注意的是设法控制稀释率和提高熔敷率。v降低稀释率的措施有：v采用直流反接法(工件接负极）适当提高焊条直径和送丝速度等措施，都可降低母材在焊缝中的份量。使焊丝

36、倾斜也是有效的办法。当焊丝与工件表面夹角45左右时，母材熔深几乎可降低一半。v提高熔敷率的办法有多种：v采用多丝埋弧堆焊和带极堆焊能显著提高熔敷率，但这种方法由于需要用专用设备，在修理厂很少用。v比较简便的办法是预热焊丝，埋弧堆焊法，只需对普通埋弧焊弧焊机稍加改装即可进行。其原理如45所示。用附加的交流电对焊丝预热并大幅度提高送丝速度，可以在不提高对母材的热输入的情况下，显著地提高焊丝熔化速度。v以轧辊的堆焊修复为例介绍如下：轧辊是轧钢生产中的关键备件，一般磨损后可车削整形再用，直到尺寸超差而报废，每年消耗量很大。如轧辊基体未破坏，可用埋弧堆焊法修复并强化。例如某厂小型轧机上的轧辊，材质为55

37、Mn及70Mn，为了强化其表面性能，修复时采用铬钨钒焊丝配以低温高硅焊剂，在自制的专用机床上堆焊，焊机采用经过简单改装的国产通用埋弧焊机。v轧辊在堆焊前经清理并预热到300350,随即堆焊。所用规范参数为：焊丝直径3.2mm；电源极性为直流反接；堆焊电流为280A；送丝速度为1.31.6m/min；堆焊速度为550650m/min；堆焊层厚度为22.5min。堆焊后立即进行回火处理，堆焊层硬度为HRC4244。经过这样修复的轧辊，其修复成本仅为新件的3040%，而寿命为新件的5倍，经济效果十分明显。（四）、振动电弧堆焊v振动电弧堆焊是将零件夹持在专用机床上，以一定速度旋转，堆焊机头沿零件轴向移

38、动。焊丝一方面自动送进，同时以一定频率和振幅振动。堆焊时不断向堆焊区加冷却液（一般为46%碳酸钠水溶液）。图46为振动堆焊装置示意图。v振动电弧堆焊实际是等速送进焊丝的自动电弧焊的一种特殊形式。当电路中各种电参数匹配好后，焊丝端部相对于工件表面进行有规律的振动，每一振动周期产生一个“接触脉冲电弧”过程，接触时为短路状态，析出的电阻热较少。脉冲电弧阶段放出的热量占7085%，熔化焊丝和工件表面的热量主要来源于此。v振动电弧堆焊的主要特点是：v1、由于采用细焊丝（1.02.0mm）、低电压（常用1418V）脉冲引弧以及有规律的小熔滴短路过渡等方法，能得到薄而均匀的堆焊层，其厚度可控制在0.53.0

39、mm之间；v2、电弧功率小，可使工件变形小，熔深浅，热影响区窄；v3、在堆焊区加冷却液，可以减小变形和硬化表面层，从而增加耐磨性，减小热影响区的宽度和降低稀释率；v4、堆焊过程自动化，生产率高，劳动条件好。v这种堆焊方法很适于直径较小要求变形小的旋转体零件（如轴类、轮类）特别是对已经热处理要求焊后不降低硬度的零件堆焊尤为合适。在我国曾在农机、拖拉机、汽车工程机械等的修复工作中进行推广，并已生产出定型的专用堆焊设备（NU300I型振动堆焊机）。v 振动堆焊所采用的焊丝多为中碳或高碳钢焊丝。43硬聚氯乙烯塑料的焊接v一、硬聚氯乙烯塑的性能v二、结构及接头形式v三、塑料焊接设备及工具v四、塑料焊接操

40、作技术v五、焊接规范的选择一、硬聚氯乙烯塑的性能v1、性能v2、焊接性能及原理1、性能v硬聚氯乙烯塑料具有良好的化学稳定性，在许多场合可以代替不锈钢和有色金属制造各种容器、塔器、通风装置和管道等，在化学工业和有关的行业得到广泛应用。塑料的焊接技术也得到相应的发展。2、焊接性能及原理v可焊性好，与金属材料焊接相比有本质的区别。硬聚氯乙烯塑料焊接是利用热空气加热利用热空气加热焊接区，使母材和焊条受热软化，然后在一焊接区，使母材和焊条受热软化，然后在一定压力下粘合而成的。定压力下粘合而成的。二、结构及接头形式v结构形式有两种 一种为全塑料结构，主要用于受力不大和腐蚀严重的场合，另一种为钢外壳塑料衬里，此时塑料主要只承担耐腐蚀的任务，机械负荷则由外面的钢质壳体承受。v（一）、衬里的结构形式v（二）、管子的连接结构型式v（三）、接头型式（一）、衬里的结构形式v、平顶盖衬里结构 可参考图47,也可直接用塑料螺钉连接而不加保护板。v、平底衬里结构 可参考图48。v、