CN105522255B - 一种手弧焊堆焊制备耐磨堆焊层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手弧焊堆焊制备耐磨堆焊层的方法，首先制备高碳铬铁圆棒，将质量百分比分别为70‑85%,5‑10%,5‑10%,5‑10%的高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉、钒铁粉混合均匀，将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱在120‑150℃条件下干燥20‑24小时。然后用手弧焊电弧对高碳铬铁圆棒进行堆焊工艺处理，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，形成耐磨堆焊层。所堆焊高碳铬铁圆棒经手弧焊电弧熔化，吸收电弧能量，有效减小堆焊层的熔深，降低母材的稀释率，该方法工艺简单，设备成本低，灵活高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种在低、中碳钢，低合金钢表面制备耐磨堆焊层的方法。
背景技术
堆焊是在工件的任意部位熔敷一层耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层的焊接工艺，其目的是提高工作面的耐磨损，耐腐蚀和耐热等性能，从而提高综合性能和使用寿命，降低成本，取得较好的经济效益。在工业生产中，堆焊这种焊接工艺正在迅猛发展。
堆焊材料分为三类：电焊条类、焊丝类、带极焊带类。在我国的硬面堆焊材料中，堆焊焊条占约70％，堆焊焊丝占约25％，焊带占约5％。可见堆焊焊条在堆焊材料中具有举足轻重的地位。
焊条电弧堆焊温度高，热量集中，变形小，但熔深大，稀释率达15%～25%。一般工件的碳当量达到0.4%以上焊条电弧堆焊时应预热到100～300℃，堆焊后采用补充加热的方法使工件缓冷，或在炉中、石棉灰坑中缓冷。常用于小型或复杂形状零件及可达性差的部位的堆焊，也广泛用于现场修复工作。但是在焊条电弧堆焊过程中堆焊层易开裂，开裂倾向与工件及焊缝熔敷金属的含碳量、合金元素之间有直接关系。现有的堆焊焊条一般通过增加碳含量来达到所需硬度，但是高硬度造成了堆焊层的开裂，进而需要进行修补，造成了资源和时间的浪费，增加了使用成本。因此可以通过控制堆焊过程中堆焊层所需的碳当量来实现控制堆焊层的开裂倾向。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种手弧焊堆焊制备耐磨堆焊层的方法，通过控制堆焊层的硬度，避免造成堆焊层的开裂，提高了堆焊件的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：
1）制备高碳铬铁圆棒：将高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉、钒铁粉混合均匀；其中高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉、钒铁粉的混合质量百分比分别为70-85%,5-10%,5-10%,5-10%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱在120-150℃条件下干燥20-24小时。
2）具体的堆焊工艺：首先，对金属基体表面进行打磨除锈；其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成30-45°角，与堆焊方向一致。
所述的高碳铬铁粉包括质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质；所述硼铁粉包括质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质；所述钒铁粉包括质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质。
所述的高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉及钒铁粉的粒度为200目。
所述的堆焊工艺的工艺参数为：焊接电压为20-25V，焊接电流为150-250A，焊接速度为8-10mm/s，焊条熔化速度为10-15mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为5-10mm/s，电弧弧长为3-5mm。
所述的J507超低氢焊条为直径φ3.2-φ4.0mm，堆焊前需烘焙，烘焙温度为350-380℃，烘焙时间为1.5-2小时，电源采用直流反接。
所述的高碳铬铁圆棒直径为φ3.2-φ4.0mm，长度为250mm-450mm。
所述的金属基体为低碳钢、中碳钢或低合金钢。
本发明的优点是克服了焊条电弧堆焊焊前需预热，熔深大，稀释率高，焊后需缓冷等不足，本发明所堆焊的堆焊层由手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，形成耐磨堆焊层。本发明所堆焊的堆焊层可以根据堆焊零件的实际使用要求，调节高碳铬铁圆棒的成分配比及控制高碳铬铁圆棒熔化速度有效控制堆焊层的硬度及开裂倾向，达到堆焊零件焊前不预热，焊后不缓冷，堆焊层不开裂的优点。本发明所堆焊高碳铬铁圆棒经手弧焊电弧熔化，吸收电弧能量，有效减小堆焊层的熔深，降低母材的稀释率。另外，本发明所堆焊的堆焊层具有硬度高，工艺简单，灵活高效的特点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于所述实施例。
实施例1
1）制备高碳铬铁圆棒：将200目的高碳铬铁粉、200目的石墨粉、200目的硼铁粉、200目的钒铁粉混合均匀；高碳铬铁粉（高碳铬铁粉为质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质）、石墨粉、硼铁粉（硼铁粉为质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质）、钒铁粉（钒铁粉为质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质）的混合质量百分比分别为70%,10%,10%,10%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱在150℃温度条件下恒温干燥20小时。
2）具体的堆焊工艺是：首先，对金属基体表面进行打磨除锈。其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成30°角，与堆焊方向一致，形成耐磨堆焊层。其堆焊工艺参数为：焊接电压为20V，焊接电流为150A，焊接速度为10mm/s，焊条熔化速度为15mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为5mm/s，电弧弧长为5mm。
其中，J507超低氢焊条为直径φ3.2mm，堆焊前需烘焙,烘焙温度为350℃，时间为2小时，电源采用直流反接；高碳铬铁圆棒为直径φ3.2mm，长度为250mm。金属基体为低碳钢。
检测结果：堆焊层与基体冶金结合，堆焊硬度为HRC50-52。
实施例2
1）制备高碳铬铁圆棒：将200目的高碳铬铁粉、200目的石墨粉、200目的硼铁粉、200目的钒铁粉混合均匀；高碳铬铁粉（高碳铬铁粉为质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质）、石墨粉、硼铁粉（硼铁粉为质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质）、钒铁粉（钒铁粉为质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质）的混合质量百分比分别为80%,5%,5%,10%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱145℃恒温干燥22小时。
2）具体的堆焊工艺：首先，对金属基体表面进行打磨除锈。其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊与金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成35°角，与堆焊方向一致，形成耐磨堆焊层。其堆焊工艺参数为：焊接电压为22V，焊接电流为170A，焊接速度为8mm/s，焊条熔化速度为10mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为8mm/s，电弧弧长为4mm。
其中，J507超低氢焊条为直径φ3.6mm，堆焊前需烘焙：烘焙温度为380℃，时间为1.5小时，电源采用直流反接；高碳铬铁圆棒为直径φ3.6mm，长度为350mm。金属基体为低碳钢。
检测结果：堆焊层与基体冶金结合，堆焊硬度为HRC52-55。
实施例3
1）制备高碳铬铁圆棒：将200目的高碳铬铁粉、200目的石墨粉、200目的硼铁粉、200目的钒铁粉混合均匀；高碳铬铁粉（高碳铬铁粉为质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质）、石墨粉、硼铁粉（硼铁粉为质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质）、钒铁粉（钒铁粉为质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质）的混合质量百分比分别为85%,5%,5%,5%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱120℃恒温干燥24小时。
2）具体的堆焊工艺：首先，对金属基体表面进行打磨除锈。其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊与金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成45°，与堆焊方向一致，形成耐磨堆焊层。其堆焊工艺参数为：焊接电压为25V，焊接电流为250A，焊接速度为9mm/s，焊条熔化速度为15mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为10mm/s，电弧弧长为3mm。
其中，J507超低氢焊条为直径φ4.0mm，堆焊前需烘焙：烘焙温度为370℃，时间为1.8小时，电源采用直流反接；高碳铬铁圆棒为直径φ4.0mm，长度为450mm。金属基体为低碳钢。
检测结果：堆焊层与基体冶金结合，堆焊硬度为HRC60-62。
实施例4
1）制备高碳铬铁圆棒：将200目的高碳铬铁粉、200目的石墨粉、200目的硼铁粉、200目的钒铁粉混合均匀；高碳铬铁粉（高碳铬铁粉为质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质）、石墨粉、硼铁粉（硼铁粉为质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质）、钒铁粉（钒铁粉为质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质）的混合质量百分比分别为77%,8%,8%,7%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱130℃恒温干燥23小时。
2）具体的堆焊工艺：首先，对金属基体表面进行打磨除锈。其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊与金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成35°角，与堆焊方向一致，形成耐磨堆焊层。其堆焊工艺参数为：焊接电压为24V，焊接电流为210A，焊接速度为10mm/s，焊条熔化速度为12mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为8mm/s，电弧弧长为4mm。
其中，J507超低氢焊条为直径φ4.0mm，堆焊前需烘焙：烘焙温度为360℃，时间为2小时，电源采用直流反接；高碳铬铁圆棒为直径φ4.0mm，长度为450mm。金属基体为低碳钢。
检测结果：堆焊层与基体冶金结合，堆焊硬度为HRC60-62。
本发明的方法，用手弧焊电弧对高碳铬铁圆棒进行堆焊工艺处理，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，形成耐磨堆焊层，克服了焊条电弧堆焊焊前需预热，熔深大，稀释率高，焊后需缓冷等不足，本发明所堆焊的堆焊层由手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，形成耐磨堆焊层。本发明所堆焊的堆焊层可以根据堆焊零件的实际使用要求，调节高碳铬铁圆棒的成分配比及控制高碳铬铁圆棒熔化速度有效控制堆焊层的硬度及开裂倾向，达到堆焊零件焊前不预热，焊后不缓冷，堆焊层不开裂的优点。本发明所堆焊高碳铬铁圆棒经手弧焊电弧熔化，吸收电弧能量，有效减小堆焊层的熔深，降低母材的稀释率。另外，本发明所堆焊的堆焊层具有硬度高，工艺简单，灵活高效的特点。
堆焊后采用补充加热的方法使工件缓冷，或在炉中、石棉灰坑中缓冷。常用于小型或复杂形状零件及可达性差的部位的堆焊，也广泛用于现场修复工作。但是在焊条电弧堆焊过程中堆焊层易开裂，开裂倾向与工件及焊缝熔敷金属的含碳量、合金元素之间有直接关系。现有的堆焊焊条一般通过增加碳含量来达到所需硬度，但是高硬度造成了堆焊层的开裂，进而需要进行修补，造成了资源和时间的浪费，增加了使用成本。因此可以通过控制堆焊过程中堆焊层所需的碳当量来实现控制堆焊层的开裂倾向。
Claims (7)
1.一种手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是包括以下步骤：
1）制备高碳铬铁圆棒：将高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉、钒铁粉混合均匀；其中高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉、钒铁粉的混合质量百分比分别为70-85%，5-10%，5-10%，5-10%；将混合好的粉末用水玻璃混合均匀，涂敷在圆棒状模具中，压制成圆棒状，然后用干燥箱在120-150℃条件下干燥20-24小时；
2）具体的堆焊工艺：首先，对金属基体表面进行打磨除锈；其次，由J507超低氢焊条引弧，利用手弧焊电弧逐渐把J507超低氢焊条、制备的高碳铬铁圆棒堆焊于金属基体表面，高碳铬铁圆棒与金属基体成30-45°角，与堆焊方向一致。
2.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的高碳铬铁粉包括质量百分比为60%的Cr、5%的C，其余为Fe及少量杂质；所述硼铁粉包括质量百分比为18%的B，其余为Fe及少量杂质；所述钒铁粉包括质量百分比为50%的V，其余为Fe及少量杂质。
3.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的高碳铬铁粉、石墨粉、硼铁粉及钒铁粉的粒度为200目。
4.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的堆焊工艺的工艺参数为：焊接电压为20-25V，焊接电流为150-250A，焊接速度为8-10mm/s，焊条熔化速度为10-15mm/s，高碳铬铁圆棒熔化速度为5-10mm/s，电弧弧长为3-5mm。
5.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的J507超低氢焊条为直径φ3.2-φ4.0mm，堆焊前需烘焙，烘焙温度为350-380℃，烘焙时间为1.5-2小时，电源采用直流反接。
6.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的高碳铬铁圆棒直径为φ3.2-φ4.0mm，长度为250mm-450mm。
7.根据权利要求1所述的手弧堆焊制备耐磨堆焊层的方法，其特征是所述的金属基体为低碳钢、中碳钢或低合金钢。
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2016
- 2016-02-29 CN CN201610108019.7A patent/CN105522255B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105522255A (zh) | 2016-04-27 |
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