CN109175604A - 一种超低稀释率的超高速堆焊方法 - Google Patents

一种超低稀释率的超高速堆焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，使所述工件的焊接处形成堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:80‑220A，焊接电压:10‑30V，摆动宽度：2‑35mm，行走速度:8‑120cm/min，摆动频率：1‑50c/min，左右停留时间：0‑3s。本发明通过采用高速摆动方式，在可以通过其高速的摆动使焊接热量分散开，使熔池不至于太大，可以得到了一个均匀的焊缝的同时，还能够使此堆焊方法的焊接速率达到5750mm2/min，堆焊厚度在3mm以上,进而使焊缝处的结合力超过429MPa。

Description

一种超低稀释率的超高速堆焊方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种超低稀释率的超高速堆焊方法。
背景技术
堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，随着制造业从高投入、高消耗、高污染的传统模式向提高生产效率，最大限度地利用资源，和最低限度地产出废物的可持续发展模式转变，近年来表面工程和再制造工程得到迅猛发展。而堆焊是表面工程和再制造工程的重要技术手段，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。
而目前，根据堆焊方法的特点，在大面积焊接的堆焊方法中，一般不会进行气保焊堆焊，其原因包括如下：1.气保焊堆焊效率过低,埋弧焊接是其效率的3倍；2.常用的气保焊堆焊为手工堆焊，不但成型不好，而且容易有夹渣、气孔的产生，特别在大面积堆焊时，由于高低不平出现个别位置缺焊肉的现象；3.一般的气保焊的稀释率高，单层单道一般在23％以上。
因此，需要一种堆焊方法来使其适用于大面积焊接的堆焊工艺。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种适用于大面积焊接的超低稀释率的超高速堆焊方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，使所述工件的焊接处形成堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s。
进一步的，在对待焊接的所述工件表面进行摆动焊接时，包括：
对所述工件的待焊接处进行第一道焊接，所述第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s；
对经过所述第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，所述第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s。
进一步的，所述第一道焊接和第二道焊接的干伸长度相同。
进一步的，在所述工件的焊接处形成的堆焊层的层数为1层。
进一步的，在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈60-80度角。
进一步的，所述惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为1％-2.5％。
进一步的，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在0.6-1.6cm之间。
进一步的，所述焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。
本发明提供了一种超低稀释率的超高速堆焊方法，通过选用短路过渡熔滴的过渡形式，减少了在堆焊过程中的飞溅，并配合在待焊接的工件表面进行快速行走的摆动焊接，来使此其稀释率可以控制在1％左右，而现有技术的稀释率只能控制在10％左右；同时，采用高速摆动方式，在可以通过其高速的摆动使焊接热量分散开，使熔池不至于太大，可以得到了一个均匀的焊缝的同时，还能够使此堆焊方法的焊接速率达到5750mm2/min，堆焊厚度在3mm以上,进而使焊缝处的结合力超过429MPa。
附图说明
图1为本发明示例性实施例的一种超低稀释率的超高速堆焊方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，使工件的焊接处形成堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s；惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为1％-2.5％。
作为一优选实施方式，如图1所示，在对待焊接的工件表面进行摆动焊接时，包括：
S100、对工件的待焊接处进行第一道焊接，第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s；
S200、对经过第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s。
进一步的，第一道焊接和第二道焊接的干伸长度相同。当接第一道焊缝时，在摆动焊接时干伸长是一致，所以一般焊接第一道焊缝时不会出现未熔合的现象，但是，由于第二道焊缝必然和第一道焊缝搭接，在搭接的过程中就出现了干伸长不一致的情况，第二道焊接的干伸长会变短，这时在给定的焊丝速度下需要较大的焊接电流熔化焊丝，所以在一般焊接过程中，会用一个较大的电流和较慢的速度去堆焊。而本实施例中利用焊接的行走速度来减少第二道焊接的干伸长变化，使其在焊接过程中是等长的，就可用相对较小的电流和非常高的速度去堆焊。
作为一优选实施方式，在工件的焊接处形成的堆焊层的层数为1层。
作为一优选实施方式，在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈60-80度角。焊枪保持斜向下，使电弧在重力的作用下靠近焊接处的熔池，并在工件表面快速行走，使焊接热量分散开，以至于熔池不至于太大，这样得到的电弧非常稳定，可以获得稀释率极低，焊缝非常美观的堆焊结构。
作为一优选实施方式，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在0.6-1.6cm之间，焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。。
实施例1
一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，并在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈60度角，使工件的焊接处形成1层堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:80-180A，焊接电压:13-30V，摆动宽度：25-35mm，行走速度:30-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-1s；惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为1％。
作为一优选实施方式，在对待焊接的工件表面进行摆动焊接时，包括：
S100、对工件的待焊接处进行第一道焊接，第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:80A，焊接电压:13V，摆动宽度：25mm，行走速度:30cm/min，摆动频率：1c/min，左右停留时间：1s；
S200、对经过第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:80A，焊接电压:13V，摆动宽度：25mm，行走速度:30cm/min，摆动频率：1c/min，左右停留时间：1s；其中，第一道焊接和第二道焊接的干伸长度相同。
其中，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在0.6cm之间，焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。
实施例2
一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，并在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈70度角，使工件的焊接处形成1层堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:100-120A，焊接电压:10-15V，摆动宽度：15-20mm，行走速度:8-60cm/min，摆动频率：15-20c/min，左右停留时间：2-3s；惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为2％。
作为一优选实施方式，在对待焊接的工件表面进行摆动焊接时，包括：
S100、对工件的待焊接处进行第一道焊接，第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:150A，焊接电压:10V，摆动宽度：2mm，行走速度:120cm/min，摆动频率：25c/min，左右停留时间：0s；
S200、对经过第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:150A，焊接电压:10V，摆动宽度：2mm，行走速度:120cm/min，摆动频率：25c/min，左右停留时间：0s；其中，第一道焊接和第二道焊接的干伸长度相同。
其中，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在1cm之间，焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。
实施例3
一种超低稀释率的超高速堆焊方法，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，并在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈80度角，使工件的焊接处形成1层堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:120-220A，焊接电压:15-20V，摆动宽度：15-35mm，行走速度:60-80cm/min，摆动频率：20-40c/min，左右停留时间：0-3s；惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为2.5％。
作为一优选实施方式，在对待焊接的工件表面进行摆动焊接时，包括：
S100、对工件的待焊接处进行第一道焊接，第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:220A，焊接电压:30V，摆动宽度：35mm，行走速度:8cm/min，摆动频率：50c/min，左右停留时间：3s；
S200、对经过第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:220A，焊接电压:30V，摆动宽度：35mm，行走速度:8cm/min，摆动频率：50c/min，左右停留时间：3s；其中，第一道焊接和第二道焊接的干伸长度相同。
其中，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在1.6cm之间，焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。
对实施例1至3得到的焊接后的工件按ASTM C633热喷涂层粘附力或粘结强度的标准，通过线切割和车削来制成拉伸试样后，来分别进行结合力、抗拉强度、非比例应力进行检测，得出检测结果如下：
表1为实施例1至3的检测结果：
实施例 最大力(N) 抗拉强度(MPa 非比例应力(MPa)
1 12133.3 429.13 282.9
2 1257.1 443.06 314.5
3 12810.4 453.08 315
再分别将进行喷涂焊接、丝极埋弧焊、气保焊和本发明提供的堆焊方法得到的焊接后的工件制成拉伸试样后，来分别进行稀释率、焊接面积、堆焊厚度和结合力进行检测，得出检测结果如下：
表2为不同焊接方法的对比的检测结果：
因此，本发明提供的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，由于所使用的焊丝细，并且在熔覆效率上一定小于埋弧焊，堆焊面积方面超过了丝极埋弧焊，并且只需要进行1层堆焊的同时，焊接处还具有较强的结合力，同时，在堆焊效率方面是丝极堆焊的3倍，还省去了多层堆焊中的加工工序。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，包括：采用熔化极惰性气体保护焊的焊接方式，在待焊接的工件表面进行摆动焊接，使所述工件的焊接处形成堆焊层，其中，熔滴过渡形式为短路过渡，焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s。
2.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，在对待焊接的所述工件表面进行摆动焊接时，包括：
对所述工件的待焊接处进行第一道焊接，所述第一道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s；
对经过所述第一道焊接后的焊接处进行第二道焊接，所述第二道焊接的焊接参数为：焊接电流:80-220A，焊接电压:10-30V，摆动宽度：2-35mm，行走速度:8-120cm/min，摆动频率：1-50c/min，左右停留时间：0-3s。
3.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，所述第一道焊接和第二道焊接的干伸长度均相同。
4.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，在所述工件的焊接处形成的堆焊层的层数为1层。
5.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，在焊接过程中，所用的焊枪保持斜向下并与水平方向的夹角呈60-80度角。
6.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，所述惰性气体保护方式采用Ar和CO2的混合气进行保护，其中，CO2的含量为1％-2.5％。
7.根据权利要求1所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，在焊接过程中，使用的焊丝的直径在0.6-1.6cm之间。
8.根据权利要求7所述的一种超低稀释率的超高速堆焊方法，其特征在于，所述焊丝包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铝镁焊丝、铜焊丝或镍焊丝中的一种。
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