CN106112204A - 一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺 - Google Patents

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CN106112204A CN201610557469.4A CN201610557469A CN106112204A CN 106112204 A CN106112204 A CN 106112204A CN 201610557469 A CN201610557469 A CN 201610557469A CN 106112204 A CN106112204 A CN 106112204A
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Abstract

本发明揭示了一种船用低速机气阀密封面采用熔化极脉冲气体保护焊堆焊镍基合金的焊接工艺，针对气阀基体材料特性、镍基合金焊接性、气阀密封面环形船型焊槽、气阀使用工况。采用熔化极脉冲气体保护焊方式，对焊接电源、焊接工艺参数、保护气成分进行配比，控制焊缝成形、熔滴过渡、引弧和熄弧、搭接量、预热和层间温度等因素，解决了目前船用柴油机气阀生产加工过程中，密封面堆焊镍基合金出现的如气孔、未熔合和疏松等焊接缺陷。从而获得高质量的气阀，有效的降低了企业生产成本，提高了企业的生产效率。

Description

一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，具体地说是一种采用熔化极脉冲气体保护焊方式实现气阀密封面堆焊镍基合金的焊接工艺，属于焊接技术领域。
背景技术
目前船用低速柴油机气阀密封面广泛采用等离子弧粉末（非融化极气体保护焊）堆焊钴基合金或镍基合金，镍基合金在耐腐蚀等综合性能方面优于钴基合金，正逐渐成为船用低速柴油机气阀密封面堆焊合金的发展方向，其中Inconel718镍基合金在低温和700℃以下具有高的屈服强度、拉伸强度和持久强度，在650-760℃具有良好的塑性，合金的组织稳定，抗开裂及耐高温腐蚀等出色性能，成为船用低速柴油机气阀密封面堆焊镍基合金的首先。但Inconel 718合金由于含有铝、钛等合金元素，导致焊接工艺性能差，在焊接过程中熔池流动性差，成形困难，且气阀密封面需多层堆焊，采用传统的等离子弧粉末堆焊镍基合金在实际生产中焊层和焊道之间容易形成气孔、未熔合和疏松等焊接缺陷，产品的堆焊合格品率低，造成返工或产品报废，从而增加了企业生产成本。另外船用低速柴油机气阀服役环境恶劣，工作时承受高的热负荷和冲击性机械负荷，密封面合金层焊接缺陷的存在，易造成气阀密封面发生早期失效，影响柴油机的正常工作。因此，在柴油机气阀的实际制作中,对柴油机气阀密封面堆焊镍基合金的焊接技术提出了更高的要求。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，能够解决目前镍基合金易产生的焊接缺陷，提高气阀的生产工艺，延长气阀的使用寿命。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，包括焊前准备、焊前处理、焊接加工、焊后处理及质量检验工序，所述焊接工艺采用熔化极脉冲气体保护焊，对气阀阀面部位环形船型焊槽进行至少两层至少两道堆焊镍基合金；
所述船用低速机气阀母材为含有以下质量百分比的化学成分的SNCrW材料：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb：≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe；
所述镍基合金为含有以下质量百分比的化学成分的Inconel 718耐磨实心焊丝：C：0.04～0.08％，Mn：≤0.06％，Ni：53-54％，Cr：18.0～19％，Fe：17～18％，Mo：3.0～4.0％，Nb：5％，Ti：0.9～1.0％，Al：0.4～0.5％，Si：≤0.2％，其他：≤0.5％；
所述熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢及二氧化碳混合气，所述混合气体的混合比例为：氦气15％、氢气2％、二氧化碳0.06％、氩气余量。
进一步的，一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、焊前准备：配置熔化极脉冲气体保护焊电源、选取材料为SNCrW的柴油机气阀毛坯密封面部位加工环形船型焊槽、镍基变形高温合金焊丝及四元混合保护气，并按照加工要求选取焊接位置；
Ⅱ、焊前处理：对所述焊接位置进行表面清洁，保证表面洁净无杂质，并进行加热处理；
Ⅲ、焊接加工：配置焊接电源二级参数，设置焊接参数，通过变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置，采用多道多层堆焊方式对所述焊接位置堆焊镍基变形高温合金材料的焊丝，进行焊接处理；
Ⅳ、焊后处理：焊接处理完毕后，气阀工件放置于空气中冷却至室温，将焊接位置加工至检验尺寸；
Ⅴ、质量检验：对焊接处理完毕的工件进行质量检验，符合检验接收标准，否则重新进行焊接处理。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，步骤Ⅰ中的熔化极脉冲气体保护焊电源配置为：熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，电源的动态特性通过电感进行调整，二次焊接参数设置，焊接过程可实时控制。电源主要技术参数：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，步骤Ⅰ中的SNCrW的柴油机气阀毛坯密封面部位加工船型焊槽，其中SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb：≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，步骤Ⅱ中，表面清洁工序为：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的≥50mm处。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，清洗剂为丙酮、工业酒精。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺通过对待焊部位的表面进行加热，用以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，焊接过程中，通过变位机旋转气阀使其密封面环形船型焊槽呈水平放置，焊接采用直流反接，焊道成型方式采用至少两层至少两道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：7～12mm，堆焊层数为：3～5层，每层焊接道数为：1～4道，道与道间焊接不断弧。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，焊接工艺参数为：脉冲电流：100A～200A，极性:正极，脉冲电压：20V～40V，送丝速度：4.0米/分钟～6.0米/分钟，焊接速度：110mm/分钟～140mm/分钟，焊枪摆动频率：1Hz～1.3Hz，焊枪摆动宽度：5～8mm，干伸长度：15～20mm，焊道搭接量：20%～30%，保护气流量：15～20L/min.焊接电源二级焊接参数：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，通过工业机器人与变位机组成焊接工作站对工件的待焊部位进行焊接处理，变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置。焊接采用直流反接，焊道成型方式采用至少两层至少两道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：7～12mm，堆焊层数为：3～5层，每层焊接道数为：1-4道，道与道间焊接不断弧。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，对焊接完毕的船用柴油机气阀在空气中冷却至室温。
进一步的，前述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，对船用低速机气阀密封面镍基合金堆焊质量进行外观检测、渗透探伤及超声波探伤检验。检验接收标准为：在焊缝最大直径处测量，不接受线性缺陷，不接受大于0.5mm 非线性缺陷，接受非线性缺陷最大数量为：每100mm 焊缝1 个缺陷。
本发明，其突出效果为：本发明提供的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，通过研究分析气阀基体材料、镍基合金焊接性及气阀密封面焊接槽型，采用熔化极脉冲气体保护焊方式进行多道多层堆焊，对焊接电源参数、焊接工艺参数、保护气成分进行配比，控制焊缝成形、熔滴过渡、引弧和熄弧、搭接量、预热和层间温度等因素，解决了目前船用柴油机气阀生产加工过程中，密封面堆焊镍基合金出现的如气孔、未熔合和疏松等焊接缺陷。有效的降低了企业生产成本，提高了企业的生产效率。
同时，本发明使用的Inconel 718镍基变形高温合金，具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能，在低温和700℃以下具有高的屈服强度、拉伸强度和持久强度，在650-760℃具有良好的塑性，合金的组织稳定，抗开裂及耐高温腐蚀性能出色。能够延长船用低速柴油机气阀的使用寿命，降低航运企业船舶营运成本，有利于船舶运行的安全性、环保性，因此具有很好的社会效益。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1 为本发明排气阀密封面部位环形船型焊槽示意图。
图2 为本发明焊接时气阀姿态示意图。
图3 是图2中环形船型焊槽的局部放大剖面图。
图4为本发明焊后加工检验外形示意图。
具体实施方式
实施例1
首先选择熔化极脉冲气体保护焊电源：熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，电源的动态特性通过电感进行调整，二次焊接参数设置包括提前送气时间、慢送丝、热起弧电流、热起弧电流持续时间、收弧电流下降时间、收弧电流持续时间、收弧电流值、焊丝回烧、滞后送气时间、点焊时间，焊接过程可实时控制。电源主要技术参数：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3 kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
其次准备SNCrW材料的柴油机气阀毛坯1，并对密封面部位进行加工，使其形成如图3所示的环形船型焊槽2，该加工面的尺寸为：a=31.28mm，b=13.27mm，c=9mm。其中，SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25%，Si：0.90％，Mn：0.90％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0％，Cr：18.0％，W：1.8％，Nb≤0.1％，B：0.001％，N：0.04％，余量为Fe。并准备直径1.2mm的Inconel 718耐磨实心焊丝，Inconel 718耐磨实心焊丝质量百分比的化学成分：C：0.04％，Mn：0.02％，Ni：53％，Cr：18.34％，Fe：17.1％，Mo：3.07％，Nb：5.1％，Ti：1.0％，Al： 0.5％，Si：0.11％，其他：≤0.5％。而熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢、二氧化碳的四元混合保护气，其混合比例为：氦气：15％、氢气：2％、二氧化碳：0.06％、余量为氩气。
第三步，对焊槽区域及附近表面清洁处理：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的50mm处。清洗剂为丙酮、工业酒精。
第四步，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热，用以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
第五步，设置焊接电源二级参数，起弧、收弧段焊接参数为：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
其次，设置过程焊接参数包括：脉冲电流：110A，极性:正极，脉冲电压：24V，送丝速度：4.7米/分钟，焊接速度：130mm/分钟，焊枪摆动频率：1.25Hz，焊枪摆动宽度：5mm、6mm、8mm、，干伸长度：18mm，焊道搭接量： 30%，保护气流量：15.8L/min。
第六步，变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置。焊接采用直流反接，焊道成型方式采用多层多道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：12mm，堆焊层数为：4层，每层焊接道数为：1道、2道、3道、3道，道与道间焊接不断弧，焊接过程中气阀延轴线旋转，最终得到表面成形整齐、平整的理想焊缝。
第七步，低速机气阀密封面环形船型焊槽焊接处理完毕后，工件直接放置于空气中冷却，等冷至室温后将焊接位置加工至检验尺寸。
最终，对焊接处理完毕的工件进行质量检验，检验方法为：并对整个堆焊区域表面进行质量着色探伤检测，采用超声波探伤对堆焊合金层内在质量进行检测。
通过本实施例中所使用的工艺处理完毕的气阀密封面，经检验后堆焊部位合金表面着色探伤未发现缺陷，堆焊合金层结合致密，无焊缝疏松、裂纹，超声波探伤堆焊合金层内部最大气孔不超过￠0.5mm，为非线性缺陷，满足可接受非线性缺陷最大数量：每100mm焊缝1 个缺陷的要求，，符合检验标准。
实施例2
首先选择熔化极脉冲气体保护焊电源：熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，电源的动态特性通过电感进行调整，二次焊接参数设置包括提前送气时间、慢送丝、热起弧电流、热起弧电流持续时间、收弧电流下降时间、收弧电流持续时间、收弧电流值、焊丝回烧、滞后送气时间、点焊时间，焊接过程可实时控制。电源主要技术参数：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3 kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
其次准备SNCrW材料的柴油机气阀毛坯1，并对密封面部位进行加工，使其形成如图3所示的环形船型焊槽2，该加工面的尺寸为：a=26.35mm，b=8.35mm，c=9mm。其中，SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分C：0.25%，Si：0.90％，Mn：0.90％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0％，Cr：18.0％，W：1.8％，Nb≤0.1％，B：0.001％，N：0.04％，余量为Fe。并准备直径为1.2mm的Inconel 718耐磨实心焊丝，Inconel 718耐磨实心焊丝质量百分比的化学成分：C：0.04％，Mn：0.02％，Ni：53％，Cr：18.34％，Fe：17.1％，Mo：3.07％，Nb：5.1％，Ti：1.0％，Al： 0.5％，Si：0.11％，其他：≤0.5％。而熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢、二氧化碳的四元混合保护气，其混合比例为：氦气：15％、氢气：2％、二氧化碳：0.06％、余量为氩气。
第三步，对焊槽区域及附近表面清洁处理：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的50mm处。清洗剂为丙酮、工业酒精。
第四步，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热,用以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
第五步，设置焊接电源二级参数，起弧、收弧段焊接参数为：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
其次，设置过程焊接参数包括：脉冲电流：120A，极性:正极，脉冲电压：25V，送丝速度：4.7米/分钟，焊接速度：120mm/分钟，焊枪摆动频率：1.2Hz，焊枪摆动宽度：6mm、8mm，干伸长度：18mm，焊道搭接量： 30%，保护气流量：16.4L/min。
第六步，变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置。焊接采用直流反接，焊道成型方式采用多层多道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：11mm，堆焊层数为：4层，每层焊接道数为：1道、1道、2道、3道，道与道间焊接不断弧，焊接过程中气阀延轴线旋转，最终得到表面成形整齐、平整的理想焊缝。
第七步，低速机气阀密封面环形船型焊槽焊接处理完毕后，工件直接放置于空气中冷却，等冷至室温后将焊接位置加工至检验尺寸。
最终，对焊接处理完毕的工件进行质量检验，检验方法为：并对整个堆焊区域表面进行质量着色探伤检测，采用超声波探伤对堆焊合金层内在质量进行检测。
通过本实施例中所使用的工艺处理完毕的气阀密封面，经检验后堆焊部位合金表面着色探伤未发现缺陷，堆焊合金层结合致密，无焊缝疏松、裂纹，超声波探伤堆焊合金层内部最大气孔不超过￠0.4mm，为非线性缺陷，满足可接受非线性缺陷最大数量：每100mm焊缝1 个缺陷的要求，符合检验标准。
实施例3
首先选择熔化极脉冲气体保护焊电源：熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，电源的动态特性通过电感进行调整，二次焊接参数设置包括提前送气时间、慢送丝、热起弧电流、热起弧电流持续时间、收弧电流下降时间、收弧电流持续时间、收弧电流值、焊丝回烧、滞后送气时间、点焊时间），焊接过程可实时控制。电源主要技术参数：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3 kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
其次准备SNCrW材料的柴油机气阀毛坯1，并对密封面部位进行加工，使其形成如图3所示的环形船型焊槽2，该加工面的尺寸为：a=38.75mm，b=19.27mm，c=9mm。SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25%，Si：0.90％，Mn：0.90％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0％，Cr：18.0％，W：1.8％，Nb≤0.1％，B：0.001％，N：0.04％，余量为Fe。并准备直径为1.2mm的Inconel 718耐磨实心焊丝，Inconel 718耐磨实心焊丝质量百分比的化学成分：C：0.04％，Mn：0.02％，Ni：53％，Cr：18.34％，Fe：17.1％，Mo：3.07％，Nb：5.1％，Ti： 1.0％，Al： 0.5％，Si：0.11％，其他：≤0.5％。而熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢、二氧化碳的四元混合保护气，其混合比例为：氦气：15％、氢气：2％、二氧化碳：0.06％、余量为氩气。
第三步，对焊槽区域及附近表面清洁处理：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的50mm处。清洗剂为丙酮、工业酒精。
第四步，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热，用以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
第五步，设置焊接电源二级参数（，起弧、收弧段焊接参数,为：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
其次，设置过程焊接参数包括：脉冲电流：120A，极性:正极，脉冲电压：24V，送丝速度：5米/分钟，焊接速度：130mm/分钟，焊枪摆动频率：1.25Hz，焊枪摆动宽度：5mm、6mm，干伸长度：18mm，焊道搭接量： 25%，保护气流量：16.1L/min。
第六步，变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置。焊接采用直流反接，焊道成型方式采用多层多道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：12mm，堆焊层数为：4层，每层焊接道数为：2道、3道、3道、4道，道与道间焊接不断弧，焊接过程中气阀延轴线旋转，最终得到表面成形整齐、平整的理想焊缝。
第七步，低速机气阀密封面环形船型焊槽焊接处理完毕后，工件直接放置于空气中冷却，等冷至室温后将焊接位置加工至检验尺寸。
最终，对焊接处理完毕的工件进行质量检验，检验方法为：并对整个堆焊区域表面进行质量着色探伤检测，采用超声波探伤对堆焊合金层内在质量进行检测。
通过本实施例中所使用的工艺处理完毕的气阀密封面，经检验后堆焊部位合金表面着色探伤未发现缺陷，堆焊合金层结合致密，无焊缝疏松、裂纹，超声波探伤堆焊合金层内部最大气孔不超过￠0.3mm，为非线性缺陷，满足可接受非线性缺陷最大数量：每100mm焊缝1 个缺陷的要求，符合检验标准。
实施例4
首先选择熔化极脉冲气体保护焊电源：熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，电源的动态特性通过电感进行调整，二次焊接参数设置包括提前送气时间、慢送丝、热起弧电流、热起弧电流持续时间、收弧电流下降时间、收弧电流持续时间、收弧电流值、焊丝回烧、滞后送气时间、点焊时间，焊接过程可实时控制。电源主要技术参数：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3 kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
其次准备SNCrW材料的柴油机气阀毛坯1，并对密封面部位进行加工，使其形成如图3所示的环形船型焊槽2，该加工面的尺寸为：a=29.47mm，b=11.47mm，c=9mm。SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分：C：0.25%，Si：0.90％，Mn：0.90％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0％，Cr：18.0％，W：1.8％，Nb≤0.1％，B：0.001％，N：0.04％，余量为Fe。并准备直径为1.2mm的Inconel 718耐磨实心焊丝，Inconel 718耐磨实心焊丝质量百分比的化学成分：C：0.04％，Mn：0.02％，Ni：53％，Cr：18.34％，Fe：17.1％，Mo：3.07％，Nb：5.1％，Ti： 1.0％，Al： 0.5％，Si：0.11％，其他：≤0.5％。而熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢、二氧化碳的四元混合保护气，其混合比例为：氦气：15％、氢气：2％、二氧化碳：0.06％、余量为氩气。
第三步，对焊槽区域及附近表面清洁处理：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的50mm处。清洗剂为丙酮、工业酒精。
第四步，通过加热装置对待焊部位的表面进行加热，用以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
第五步，设置焊接电源二级参数，起弧、收弧段焊接参数,为：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
其次，设置过程焊接参数包括：脉冲电流：125A，极性:正极，脉冲电压：24.5V，送丝速度：4.9米/分钟，焊接速度：125mm/分钟，焊枪摆动频率：1.1Hz，焊枪摆动宽度： 6mm、7mm，干伸长度：17mm，焊道搭接量： 28%，保护气流量：16.9L/min。
第六步，变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置。焊接采用直流反接，焊道成型方式采用多层多道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：10mm，堆焊层数为：3层，每层焊接道数为：1道、2道、3道，道与道间焊接不断弧，焊接过程中气阀延轴线旋转，最终得到表面成形整齐、平整的理想焊缝。
第七步，低速机气阀密封面环形船型焊槽焊接处理完毕后，工件直接放置于空气中冷却，等冷至室温后将焊接位置加工至检验尺寸。
最终，对焊接处理完毕的工件进行质量检验，检验方法为：并对整个堆焊区域表面进行质量着色探伤检测，采用超声波探伤对堆焊合金层内在质量进行检测。
通过本实施例中所使用的工艺处理完毕的气阀密封面，经检验后堆焊部位合金表面着色探伤未发现缺陷，堆焊合金层结合致密，无焊缝疏松、裂纹，超声波探伤堆焊合金层内部最大气孔不超过￠0.2mm，为非线性缺陷，满足可接受非线性缺陷最大数量：每100mm焊缝1 个缺陷的要求，符合检验标准。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，包括焊前准备、焊前处理、焊接加工、焊后处理及质量检验工序，其特征在于：所述焊接工艺采用熔化极脉冲气体保护焊，对气阀阀面部位环形船型焊槽进行至少两层至少两道堆焊镍基合金；
所述船用低速机气阀母材为含有以下质量百分比的化学成分的SNCrW材料：C：0.25～0.30％，Si：0.90～1.10％，Mn：0.90～1.10％，P≤0.04％，S≤0.03％，Ni：9.0～11.0％，Cr：18.0～22.0％，W：1.8～2.2％，Nb：≤0.1％，B：0.001～0.003％，N：0.04～0.10％，余量Fe；
所述镍基合金为含有以下质量百分比的化学成分的Inconel 718耐磨实心焊丝：C：0.04～0.08％，Mn：≤0.06％，Ni：53-54％，Cr：18.0～19％，Fe：17～18％，Mo：3.0～4.0％，Nb：5％，Ti：0.9～1.0％，Al：0.4～0.5％，Si：≤0.2％，其他：≤0.5％；
所述熔化极脉冲气体保护焊所用的保护气为：氩、氦、氢及二氧化碳混合气，所述混合气体的混合比例为：氦气15％、氢气2％、二氧化碳0.06％、氩气余量。
2.根据权利要求1所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、焊前准备：配置熔化极脉冲气体保护焊电源、选取材料为SNCrW的柴油机气阀毛坯密封面部位加工环形船型焊槽、镍基变形高温合金焊丝及四元混合保护气，并按照加工要求选取焊接位置；
Ⅱ、焊前处理：对所述焊接位置进行表面清洁，保证表面洁净无杂质，并进行焊前预热处理；
Ⅲ、焊接加工：配置焊接电源二级参数，并设置焊接参数，通过变位机对气阀进行旋转，使气阀密封面船型焊槽呈水平放置，采用多道多层堆焊方式对所述焊接位置堆焊镍基合金材料的焊丝，并进行熔化极脉冲气体保护焊接处理；
Ⅳ、焊后处理：焊接处理完毕后，对气阀工件进行冷却处理，并对焊接位置进行加工，至检验尺寸；
Ⅴ、质量检验：对焊接处理完毕的工件进行质量检验，符合检验接收标准，否则重新进行焊接处理。
3.根据权利要求1所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：所述熔化极脉冲气体保护焊所使用的电源为逆变焊接电源，所述电源的动态特性通过电感进行调整，并进行二次焊接参数设置，保证焊接过程可实时控制；所述电源主要技术参数为：输入电压+/-15% (50-60Hz)：3x400 V，最大输入电流：28.2 A，功率 /100%：19.3 kVA，最大功率：24.2 kVA，空载消耗功率：40 VA，电流范围：15-400 A，送丝速度：0.5-30 m/min，焊丝直径：0.6-2.4 mm，最大气体压力：0.5 MPa (5.0 bar)。
4.根据权利要求2所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：焊接表面清洁工序为：选用无毛屑的抹布，并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭，去除待焊部位表面的油污、油脂；清洁区域包括由焊接部位向外延伸的≥50mm处。
5.根据权利要求4所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：所述清洗剂为丙酮、工业酒精。
6.根据权利要求2所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：所述焊前预热工序为：通过对待焊部位的表面进行加热，以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。
7.根据权利要求2所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：所述焊接过程中，通过变位机旋转气阀使其密封面环形船型焊槽呈水平放置，焊接采用直流反接，焊道成型方式采用至少两层至少两道堆焊，焊枪倾斜角度为：5°，气阀密封面堆焊合金厚度为：7～12mm，堆焊层数为：3～5层，每层焊接道数为：1～4道，道与道间焊接不断弧。
8.根据权利要求7所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺参数为：脉冲电流：100A～200A，极性:正极，脉冲电压：20V～40V，送丝速度：4.0米/分钟～6.0米/分钟，焊接速度：110mm/分钟～140mm/分钟，焊枪摆动频率：1Hz～1.3Hz，焊枪摆动宽度：5～8mm，干伸长度：15～20mm，焊道搭接量：20%～30%，保护气流量：15～20L/min.焊接电源二级焊接参数：提前送气时间：0.2秒，慢送丝：1.0米/分钟，热起弧电流：25%，热起弧电流持续时间：0.5秒，收弧电流下降时间：0.2秒，收弧电流持续时间：0.3秒，收弧电流值：50%，焊丝回烧：3mm、滞后送气时间：3.0秒，点焊时间：0秒。
9.根据权利要求2所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：对焊接完毕的船用柴油机气阀在空气中冷却至室温。
10.根据权利要求2所述的船用低速机气阀密封面堆焊镍基合金焊接工艺，其特征在于：对船用低速机气阀密封面镍基合金堆焊质量进行外观检测、渗透探伤及超声波探伤检验，所述检验接收标准为：在焊缝最大直径处测量，不接受线性缺陷，不接受大于0.5mm 非线性缺陷，接受非线性缺陷最大数量为：每100mm 焊缝1 个缺陷。
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