第16教学单元堆焊技术3-焊条电弧堆焊
常用堆焊工艺方法及特点
常用堆焊工艺方法及特点堆焊是一种材料表面改性的经济而又快速的工艺方法，为了有效发挥堆焊层的作用，希望堆焊方法有较小的母材稀释率，较高的熔敷速率和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。
几乎任何一种焊接方法都可以用于堆焊，从最早使用的气焊堆焊、焊条电弧焊堆焊，到目前已发展了各种半自动、自动化的堆焊方法。
每种堆焊方法都各有其优缺点，常用堆焊方法特点如下：1. 焊条电弧焊堆焊具有设备简单、操作灵活、可达性好的优点，但是工件温度梯度大，易出现裂纹，且稀释率高，适用于小批量和不规则工件堆焊以及现场修复。
2. 钨极氩弧焊堆焊具有可见度好，堆焊层形状容易控制、电弧稳定、无飞溅、堆焊层质量优良，手工钨极氩弧焊堆焊工件吸热少，变形小等优点，自动钨极氩弧焊堆焊可获得更高质量的堆焊层，堆焊材料可以是实芯焊丝、药芯焊丝，但是堆焊效率低，适用于堆焊小的和形状复杂的工件。
3. 熔化极气体保护电弧堆焊可见度好，可半自动或全自动堆焊。
工艺规范直接影响稀释率，短路过渡熔深较浅，稀释率仅10%；喷射过渡时稀释率达40%，向熔池送入辅助填充金属，可以减少熔深，稀释率可降至3%-5%，且提高熔敷效率。
自保护药芯焊丝堆焊，焊丝伸出长度可加大，焊丝直径可用2.4mm，有利于提高熔敷效率。
4. 埋弧焊堆焊无飞溅、无电弧辐射，劳动条件好，外观成形光滑，易实现机械化、自动化。
可分为单丝、多丝、单带极、多带极埋弧堆焊。
大面积耐蚀堆焊中用得最多的是带极埋弧堆焊，比丝极埋弧堆焊具有更低的稀释率和更高的熔敷速率，带宽已从30mm发展至60mm、75mm甚至120mm的宽带极。
随着带宽的增加，设备必须有磁控装置，以防止由于磁偏吹引起的咬肉缺陷。
5. 电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热来熔化堆焊材料和母材的堆焊过程。
目前用得较多的是带极电渣堆焊，具有比带极埋弧堆焊高50%的生产效率和更低的稀释率（可控制在10%以下）及良好的焊缝成型，不易有夹渣等缺陷。
手工电弧堆焊
电弧堆焊是目前一种主要的堆焊方法。
它利用焊条或电极熔敷在基材表面进行堆焊。
采用的是量大面广的焊条电焊机，设备简单、移动灵活、成本低，几乎所有的实芯和药芯焊条均能用，应用广泛。
熔化焊时，在电热源作用下，焊条金属熔化的同时，被焊的金属母材表面也发生局部熔化，在母材上表面由熔化的焊条金属和母材组成具有一定几何形状的液态金属熔池。
药皮熔化后形成熔渣，熔渣覆盖在熔滴和熔池表面，把液态金属与空气隔开，保护液金属不被氧化和氮化，凝固的渣壳也可以防止高温的焊层被空气氧化。
手工电弧堆焊与手工电弧焊接相同，是将焊条与工件分别接到电源的两极，电弧引燃后，焊条表面熔化成熔池，冷却后形成堆焊层。
焊条电弧堆焊用的设备和焊条电弧焊一样，有直流弧焊机、弧焊整流器和交流弧焊机，设备简单，操作方便，适于现场或野外作业。
通过实心焊条和管状焊芯能获得几乎所有的堆焊合金层，满足各类零件表面强化和修复的需要，因此，目前仍是一种主要的堆焊工艺。
对堆焊层性能要求不高，县城采用酸性堆焊焊条时，选用弧焊变压器；当要求较高，且采用碱性低氢焊条时，必须选用弧焊整流器或直流弧焊发电机。
堆焊时希望尽可能小的熔焊区，为此应采用小电流、低电压、慢速焊，尽可能使稀释率与合金元素的烧损率降到最小限度；采用前倾焊，并防止开裂和剥离。
手工电弧堆焊时焊条的选择、焊条直径、堆焊电流、堆焊速度、零件的预热温度等对堆焊质量和生产率都有重要影响。
首先要注意堆焊材料的选择，对一般金属间磨损件表面强化与修复，可遵循等硬度原则来选择堆焊材料，对承受冲击负荷的磨损表面，应综合分析确定堆焊材料；焊条电弧堆焊温度高，热量集中，一般堆焊前可不预热，工件的碳当量达到0.4%以上时应预热到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。
生产效率比氧—乙炔焰堆焊高，工件变形小，但熔深大，稀释率达15%～25%，堆焊在焊工的直接观察和操纵下进行，不受焊接位置及工件表面形状的限制，但对焊工操作技术要求较高。
堆焊的技术技巧及工艺方法
堆焊的技术技巧及工艺方法一,概述堆焊是指用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在焊件表面上的一种工艺方法。
其目的不是连接焊件,而是为了在焊件表面获得具有耐磨耐热耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层,或是为了恢复或增加焊件的尺寸。
堆焊方法在制造和修理中得到广泛的应用。
二,堆焊用的金属一般而言,堆焊的金属首先应满足焊件的使用条件;其次考虑堆焊的金属焊接性要好,再后适当选择比较经济的堆焊金属。
常见的工作环境条件下使用的堆焊金属有:高应力金属间磨损选用亚共晶钴基合金、含金属间化合物的钴基合金；低应力金属间磨损选用堆焊用低合金钢；金属间磨损＋腐蚀或氧化选用大多钴基合金或镍基合金；低应力磨料磨损、冲击浸蚀、磨料浸蚀选用高合金铸铁；低应力严重磨料磨损、切割刃选用碳化物；气蚀浸蚀选用钴基合金；严重冲击选用高合金锰钢；严重冲击＋腐蚀＋氧化选用亚共晶钴基合金；高温下金属间磨损选用亚共晶钴基合金、含金属间化合物的钴基合金；凿削式磨料磨损选用奥氏体锰钢；热稳定性高温蠕变强度(540℃)选用钴基合金碳化物型钴基合金。
铁基堆焊金属,其品较多,性能变化范围广,韧性和耐磨性配合好,最大的优点是成本低,因而使用很广泛。
大致有四类:其一是珠光体钢堆焊金属,这种类型合金焊接性好,抗冲击能力强,硬度较低,主要用于修复象轴类的机械零件。
其二是奥氏体钢堆焊金属,奥氏体锰钢堆焊金属具有较高的冲击韧度和加工硬化的特点,但容易产生热裂纹,一般用来修复在严重冲击载荷下金属间磨损和磨料磨损的零件,如矿山料车、铁路道岔等。
奥氏体铬锰堆焊金属比奥氏体锰钢焊接性好,还有较好的耐腐蚀性、耐热性和抗热裂纹性,主要修复受严重冲击的金属间磨损的锰钢和碳钢零件。
其三是马氏体钢堆焊金属,这类堆焊金属的组织主要为马氏体,堆焊层的硬度和屈服强度高、耐磨性较高,可受中等冲击,但抗冲击能力却比珠光体钢和奥氏体钢堆焊层差。
主要用于修复金属间磨损的零件,如齿轮、牵引车底盘等。
其四是合金铸铁堆焊金属,这类堆焊层具有很高的抗磨料磨损、耐热、耐腐蚀性能,抗氧化性能较好,能耐轻度的冲击,但堆焊时很容易出现裂纹,焊接时特别小心,主要用于堆焊农机具、矿山设备等零件。
手工堆焊实验讲义
手工焊条堆焊实验讲义
一、实验目的：
1.掌握焊条堆焊的基本原理、目的及特点
2.能够正确调整、使用焊接设备及工具并掌握堆焊的工艺方法
3.掌握焊条电弧堆焊焊前预热、焊后消应力处理的方法
4.堆焊过程中能够掌握堆焊层的高度、表面均匀无缺陷
5.会利用硬度计检测堆焊层性能
二、实验设备：
WS-500手弧焊机、焊条烘干箱、洛氏硬度计、焊条、Q235钢、搓削刀
三、实验原理：
根据不同的要求，将具有一定性能的焊条堆敷在焊件表面上，获得特殊性能的堆焊层，来修复磨损开裂、增加焊件的尺寸。
它具有某些优点：（1）显著提高焊件的使用寿命（2）节省制造及维修费用并缩短修理或更换部件的时间（3）减少停机、停产的损失（4）方便灵活，设备简单，适用于小批量中小型部件。
焊条需要在焊前进行预热处理，并在焊后对焊件保温缓冷，或者进行热处理进行消应力处理。
四、实验过程
1.堆焊前处理
（1）利用角磨机打磨Q235钢表面，清除基体表面的氧化物等物质，并利用砂纸打磨后进行表面清洁处理。
（2）根据所需要的性能选择合适的焊条后，焊条烘干箱内对焊条、焊件进行焊前预热，等待一段时间后进行堆焊实验。
2.堆焊过程
根据所选择的焊条直接尺寸及基体Q235钢的厚度选择合适的电流及电弧高度。
并检查整个堆焊电路的完整确保安全无误后进行堆焊实验。
实验过程中注意观察电弧的形态、送入焊条的速度、电弧的高度及堆焊后的形貌。
3实验完毕
整理实验设备并进行数据处理
五、数据处理
对堆焊后的堆焊层进行打磨，利用洛氏硬度计，对堆焊层硬度进行测量，确认堆焊后堆焊层的性能。
堆焊技术
堆焊的物理本质、冶金过程和热过程的基本规律， 与一般焊接工艺没有区别。但是，由于堆焊的主要 目的在于发挥表面堆焊合金的性能，所以又有以下 特点：
1.堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素。被堆 焊的零件种类繁多、工作环境复杂、基体材料几乎 包括了所有类型的金属，因此，必须根据具体情况， 合理制定堆焊层的合金系统，这样才能使堆焊零件 具有较高的使用寿命。
堆焊主要用在以下两个方面：
1.制造新零件和再制造（Remanufacture） 用堆焊工艺可制成双金属零件。这种零件的基体和 堆焊焊表层，可采用不同性能的材料，所以能分别 满足两者不同的技术要求。这样，既能使零件获得 良好的综合技术性能，也能充分发挥材料的工作潜 力。由于堆焊零件具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能 的表面层，所以使用寿命可大幅度提高几倍甚至几 十倍，并能大大减少贵重合金的消耗。
堆焊时要注意：
1.正确选择焊条；2.防止堆焊层和热影响区裂纹；3. 防止堆焊层硬度不合要求；4.防止堆焊零件变形；5. 提高堆焊效率。
二、氧－乙炔焰堆焊
氧－乙炔火焰温度较低（2000～3100℃），而且可 以调整火焰能率，所以能得到非常小的稀释率（1～ 10％）和小至1mm以下的均匀薄层。这种方法简便、 灵活、成本低，所以仍得到广泛采用。缺点是生产 率低，劳动强度大，故宜于堆焊较小零件，如内燃 机阀门、油井钻头牙轮、农机零件等。
2.修复旧零件
如轧辊、轴类、工模钢、农机零件、采掘机件等易
磨损零件，都大量采用堆焊工艺修复。有的国家统 计，用于修复旧件的堆焊金属量占堆焊金属总量的 72.2％。修复旧件的费用很低，而使用寿命往往比 新零件还高。如堆焊旧轧辊的费用仅是新轧辊的30 ％左右，而轧制金属却比新轧辊提高3～5倍。因此， 广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材、节省资 金、弥补配件短缺等三丝及多丝堆焊，是将几根并列的焊丝，接 在电源的一个极上，并同时向焊接区送进。电弧将 周期性地从一个焊丝移向另一根焊丝。因此，每一 次起弧的焊丝获得很高的电流密度，使熔敷率大大 提高；而电弧的位置不断移动，保证了熔深浅、焊 道宽。多丝堆焊，可以容许采用很大焊接电流，而 稀释率却很小。如采用6根直径3mm的焊丝，总电流 达700～750A，最大熔深1.7mm、焊道堆高5.1mm、 熔宽50mm。
压力容器表面堆焊
压力容器表面堆焊一、分类（1）按电极种类分：1、实芯焊丝自动钨极氩弧堆焊（Auto T1G）。
2、药芯焊材CO2气体保护堆焊（FCAW）。
3、焊条电弧堆焊（SMAW）。
4、带极堆焊。
5、双极埋弧自动焊（SAW）。
(2)带极堆焊分类1、按堆焊原理分类：分为带极埋弧堆焊（SAW）和带极电弧堆焊（ESW）。
2、按堆焊层数分：单层堆焊和双层堆焊。
3、按堆焊速度分：普通速度堆焊和高速带极堆焊。
（2）按堆焊材料分类1、碳钢和低合金钢堆焊。
2、不锈钢（奥氏体不锈钢和双相不锈钢）堆焊。
3、镍基合金堆焊。
4、硬质合金堆焊。
二、带极堆焊（1）带极堆焊的特点1、效率高、熔化速度大、一次对焊硬度可达4~6mm。
2、熔深浅、稀释率较小。
3、焊道表面平整光滑美观，一般不需加工。
4、节省焊剂，理论上焊剂与带极堆焊的熔化比率是0.4~0.5，大的是钨极堆焊的1/2。
实际上考虑到浪费的问题，焊剂与钢带的消耗比例是0.7~0.8。
5、变形小、由于输入母材的单位面积热量相对较少。
6、熔炼型焊剂比烧结型焊剂堆焊熔深大。
（2）带极堆焊中的焊接工艺参数1、钢带牌号及尺寸规格、焊剂牌号。
2、焊接电流、焊接电压、焊接速度、。
其中焊接电流对稀释率的影响小，而焊接速度影响大。
3、钢带的干伸长度。
4、搭接容易。
5、堆焊厚度。
（3）电渣堆焊：1、定义：利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化焊剂、焊带、母材，形成堆焊金属，这种对焊技术的方法就称之为带极电渣堆焊。
2、特点：与带极埋弧堆焊相比。
①熔深浅：由于母材是通过熔渣接受热量，而不是像埋弧自动焊那样电极与母材间产生电弧，所以母材不可能得到大的熔深。
电渣堆焊的熔深一般小于1 mm。
②稀释率小：稀释率如何计算？假定焊接过程中没有任何损耗。
X w=X B.δ+X D(1-δ)%X w-----某元素在焊缝金属中的含量。
X B-----某元素在母材金属中的含量。
X D-----某元素在焊带金属中的含量。
δ-----稀释率。
焊条电弧焊基础操作PPT课件
直线运条：没有焊条的横向摆动。 运条示意图： 适用范围： 3~5mm厚度Ⅱ形坡口对接平焊； 多层焊的第一层焊道； 多层多道焊。
2020/11/12
9
运条 直线往返运条：没有横向摆动，只有前后往复。
运条示意图： 适用范围： 薄板焊接， 对接平焊间隙较大时。
2020/11/12
10
运条 锯齿形运条：沿焊缝方向锯齿形向前移动。
6
运条
焊接过程中，焊条相对焊缝所做的 各种动作叫运条。基本动作包括: （1）沿焊条轴线的送进， （2）横向摆动， （3）沿焊缝轴线的纵向移动。
2020/11/12
（1） （3）
（2）
7
焊条沿轴线向熔池的送进，应使焊条 熔化后继续保持电弧长度不变，防止因电 弧长度增加导致断弧，或因电弧长度缩短 导致发生短路。
2020/11/12
19
焊向背接缝头：的如图接头
1
拉长 停顿 回焊2 引弧
是焊缝的两个起头相接。
先焊焊缝的起头略低些，后焊的焊缝必须在前条焊缝始端前引弧，然后拉长 电弧引向前条焊缝的始端，待覆盖前焊缝的端头并焊平后，再向焊接方向 移动。
2020/11/12
20
焊缝的接头
相向接头：尾尾接头
如图
1
填满 弧坑
焊条电弧焊操作技能
焊条电弧焊基础操作
第一节 第二节 第三节 第四节
焊条电弧焊的原理和特点 焊条电弧焊的基本操作 焊接参数对焊缝质量的影响 常见焊接缺陷的产生及防止方法
2020/11/12
1
焊条电弧焊的原理
焊条与工件接触后迅速拉开，在焊条端部 BX1-300 和焊件之间产生电弧，利用电弧热加热工件熔
12
运条 三角形运条：沿焊缝方向做三角形摆动。
表面堆焊技术
表面堆焊技术摘要堆焊是为了增大或恢复零部件尺寸或使焊件表面获得具有特殊性能的合金层而进行的焊接, 是一种重要的但又常常不被理解的减少磨损的方法。
堆焊的最大优点是能充分发挥材料的性能优势, 达到节约用材和延长零部件使用寿命等目的。
常用的堆焊方法有, 手工电弧堆焊、氧乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、气体保护堆焊、等离子弧堆焊、振动电弧堆焊、激光堆焊等。
目前应用最为广泛的是手工电弧堆焊和氧乙炔焰堆焊。
关键词：堆焊；轧辊；阀门；应用现状目录摘要 (I)目录 ........................................................................................................................................ I I1 绪论 (1)2 表面堆焊技术的工作原理 (2)3 表面堆焊技术的工艺流程 (4)4 表面堆焊技术的发展现状 (4)5 结语 (9)参考文献 (9)1 绪论1.1引言堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。
因此，堆焊既可用于修复材料因服役而导致的失效部位，亦可用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。
因此，国内外制造业对堆焊技术的发展十分重视，IIW 以及各工业发达国家的相关学术机构均设置了专门委员会，以协调和促进堆焊技术的发展[1]。
堆焊技术在我国起源于20 世纪50 年代末，几乎与焊接技术同步发展。
发展初期主要用于修复领域，即恢复零件的形状尺寸，60 年代已经将恢复形状尺寸与强化表面及表面改性相结合，改革开放后堆焊技术的应用领域进一步扩大，堆焊技术从修理业扩展到制造业，90 年代受先进制造技术理念的影响，堆焊方法与智能控制技术和精密磨削技术相结合的近净形技术（Near Net Shape）引起了制造业的广泛关注，这也是堆焊技术从技艺走向科学的重要标志[2]。
任务一 引弧、定位焊及堆焊实作
温度特性
钢焊条焊接工件时， 阳极区温度约为2600 K， 阴极区温度约为2400 K， 电弧中心区温度最高，可 达6000～8000 K。
5. 焊接电弧的稳定性
焊接过程中，电弧在不产生断弧、飘移的情况下，保
电弧带电粒子的产生
(3) 负离子的产生
• 负离子的形成主要是由中性气体粒子（原子或分子）吸附 一个电子形成的，负离子所带电量与电子相同，但是质量 大，不能有效参与电弧导电过程。
• 造成电弧不稳。 • 不希望电弧中存在大量的负离子。
2. 电弧的主要特点
1、维持电弧放电的电压较低，一般为10-50V 。 2、电弧中的电流很大，可从几A到几千A。 3、具有很高的温度。弧柱中心温度可达5000-30000K，某 些情况下可达50000K以上(等离子弧)，大大超过了金属的熔 点，所以可以用来熔化金属，作为各种电弧焊方法的热源。
• 实际焊接中往往是多种电子发射机构共同完成电子 发射的任务。
热阴极和冷阴极
• 热阴极：当使用沸点高的材料W或C作电极时，阴极区的
带电粒子主要靠热发射提供，这种阴极称为热阴极。
• 冷阴极：钢、铜、铝、镁等材料作阴极时，由于它们沸
点很低，电极加热温度受沸点的限制不可能很高，热发射 不能提供足够的带电粒子，此时电场发射起主要作用，这 种电极称为冷阴极。
利用电弧将工作连接在一起的焊接方法，称为电弧焊， 电弧焊是焊接方法中应用最为广泛的一种。据一些工业发达 国家的统计，电弧焊在焊接生产总量中所占比例一般都在60% 以上。
电 焊接电弧由阴极区、阳 弧 极区、弧柱区构成。 的 导 Ua=UA+Ua
材料表面工程技术-3堆焊技术
3堆焊技术未来的发展趋势
• 自动化程度提高，降低操作技能要求。 • 新材料的研发和应用，拓宽适用范围。 • 工艺流程优化，提高效率和质量。
总结和展望
通过深入了解材料表面工程技术一步发展。
航空航天
使用涂敷堆焊技术提高飞机零件耐腐蚀性。
能源行业
利用熔覆堆焊技术提高核电站零部件耐磨性。
汽车制造
应用爆炸堆焊技术加强车辆车身结构。
机械制造
使用3堆焊技术修复磨损零件，延长使用寿命。
3堆焊技术的优点和局限性
1 优点
提供特殊性能、修复损坏零件、节约成本。
2 局限性
对设备要求高、工艺复杂、操作技能要求较 高。
3
熔覆堆焊
利用激光、等离子等热源将填充材料熔化，形成密实的堆焊层，适用于精密零件 修复。
3堆焊技术的工艺流程
准备
清洁表面、选择合适的填充材料。
设备调试
根据不同堆焊技术调整设备参数。
堆焊操作
根据工艺要求进行堆焊操作，确保质量。
质量检验
对堆焊件进行检验，保证符合标准。
3堆焊技术在工业应用中的实际案例
材料表面工程技术-3堆焊 技术
从简单到复杂，了解材料表面工程技术中的3堆焊技术。探讨其原理、适用范 围、工艺流程、实际案例，以及优点、局限性和未来发展趋势。
3堆焊技术的原理和适用范围
1
涂敷堆焊
将合金材料或复合材料涂覆在基材上，提供耐磨、耐腐蚀等特性。
2
爆炸堆焊
利用爆炸冲击产生高温、高压力，使材料迅速融合在一起，适用于焊接高强度材 料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.焊条选择及烘干
根据对工件的技术要求，如工作温度、压力等级、工件介质以及对堆焊层的使用要求，选择合适的焊条。有些焊条虽不属于堆焊焊条，但有时也可用作堆焊焊条，如碳钢焊条、低合金焊条、不锈钢焊条和铜合金焊条等。
•用D502、D507等1 Cr13型焊条，焊前一般不需将工件预热。而用D512、D517等2Crl3型焊条时，堆焊前对工件一般要预热300℃左右。
•采用D507、D517焊条需要采用直流弧焊机或硅整流弧焊机，并采用反接法，使用D502、D512焊条可采用交流或直流弧焊机。
2.操作要点
堆焊应尽量采用小电流、短弧焊，以减少熔深和合金元素的烧损。堆焊工件应保持在水平位置，尽量做到堆焊过程不中断，连续堆焊3～5层。
焊条电弧堆焊是目前应用最广泛的堆焊方法，它使用的设备简单，成本低，对形状不规则的工件表面及狭窄部位进行堆焊的适应性好，方便灵活。
焊条电弧堆焊在我国有一定的应用基础，我国生产的堆焊焊条有完整的产品系列，仅标准定型产品就有近百个品种，还有很多专用及非标准的堆焊焊条产品。
焊条电弧堆焊在冶金机械、矿山机械、石油化工、 Nhomakorabea通运输、模具
准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价
授课班级
授课日期
月日
月日
月日
月日
月日
教学进程
教学方法及时间分配
复习提问：堆焊合金的类型？
以一种堆焊技术为载体，采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。
2学时
导言：
新课内容:
任务总结：
1.掌握焊条电弧堆焊的特点及应用
2.熟悉焊条堆焊工艺
布置任务：1.焊条电弧堆焊的优缺点？
2.简述焊条选择方法？
注：各栏大小可根据需要进行调整。
为确保焊条电弧堆焊的质量，所用焊条在堆焊前应进行烘干，去除焊条药皮的吸附水分。焊条烘干一般不能超过3次，以免药皮变质或开裂以致影响堆焊质量。滚压工艺的缺点是只能适合一些形状简单的平板类零件、轴类零件和沟槽类零件等，对于形状复杂的零件表面就无法使用。
3.焊条直径和焊接电流
为提高生产效率，总希望采用较大直径的焊条和焊接电流。但是由于堆焊层厚度和堆焊质量的限制，必须把焊条直径和焊接电流控制在一定范围内。
一、焊条电弧堆焊的特点和应用
1.特点
焊条电弧堆焊与一般焊条电弧焊的特点基本相同，设备简单、使用可靠、操作方便灵活、成本低、适宜于现场或野外堆焊，可以在任何位置焊接，特别是能通过堆焊焊条获得几乎所有的堆焊合金层。因此，焊条电弧堆焊是目前主要的堆焊方法之一。
焊条电弧堆焊的缺点是生产效率低、劳动条件差、稀释率高。当工艺参数不稳定时，易造成堆焊层合金的化学成分和性能发生波动，同时不易获得薄而均匀的堆焊层。焊条电弧堆焊主要用于堆焊形状不规则或机械化堆焊可达性差的工件。
阀门密封面焊条电弧堆焊主要采用的焊条有马氏体高铬钢堆焊焊条(如D502、D507、D512、D517)、高铬镍钢堆焊焊条(如D547Mo)和钴基合金堆焊焊条(如D802、D812)等。常温低压阀门密封面也可堆焊铜基合金，中温低压阀门密封面可堆焊高铬不锈钢，低于650℃高温高压阀门多堆焊钴基司太立合金。
堆焊工艺参数的选择
预热保温和层间温度的控制
1.焊前准备
堆焊前工件表面进行粗车加工，并留出加工余量，以保证堆焊层加工后有3mm以上的高度。
工件上待修复部位表面上的铁锈、水分、油污、氧化皮等，堆焊修复时容易引起气孔、夹杂等缺陷，所以在焊接位复前必须清理干净。
堆焊工件表面不得有气孔、夹渣、包砂、裂纹等缺陷，如有上述缺陷须经补焊清除、再粗车后方可堆焊。
根据工件的材质、大小和不同的要求尽可采用油冷、空冷或缓冷来获得不同的硬度。
3.焊后处理
焊后一般都需要进行680～750℃高温回火或750～800℃退火处理，以使淬火组织得到改善、降低热影响区硬度。
工件堆焊后如发现焊层有气孔、裂纹等缺陷或堆焊层高度不够加工，而此时工件已冷却到室温，在这种情况下不能进行局部补焊。因为马氏体高铬钢淬透性较高，局部补焊后会发生堆焊层硬度不均匀的现象，不能满足技术条件要求，而应采用重新堆焊的方法进行返修。
2.应用
由于焊条电弧堆焊成本低、灵活性强，就其堆焊基体的材料种类而言，焊条电弧堆焊既可以在碳素钢工件上进行，又可以在低合金钢、不锈钢、铸铁、镍及镍合金、铜及铜合金等工件上进行。
二、焊条电弧堆焊工艺
焊条电弧堆焊的堆焊规范对堆焊质量和生产率有重要影响，其中包括：
堆焊前工件表面是否需要清理及清理程度；
焊条的选择及烘干
堆焊层厚度/ mm
<1.5
<5
≥5
焊条直径/mm
3.2
4～5
5～6
堆焊层数
1
1～2
>2
堆焊电流/A
80～100
140～200
180～240
4.堆焊预热和缓冷
堆焊中最常碰到的问题是开裂，为了防止堆焊层和热影响区产生裂纹，减少零件变形，通常要对堆焊区域进行预热和焊后缓冷。
预热是焊接修复开始前对被堆焊部位局部进行适当加热的工艺措施，一般只对刚性大或焊接性差、容易开裂的结构件采用。预热可以减小修复后的冷却速度，避免产生淬硬组织，减小焊接应力及变形，防止产生裂纹。工件堆焊前的预热温度可视工件材料的碳当量而定,如表6-13所示。当某些大型工件不便在设备中预热时，可用氧乙炔火焰在修复部位预热；高锰钢及奥氏体不锈钢，可不预热；高合金钢预热温度大于400℃。
下面仅以马氏体高铬钢焊条堆焊工艺为例说明。
1.1焊前准备
•焊前工件表面进行粗车或喷砂清除氧化皮，工件表面不允许有任何缺陷(裂纹、气孔、砂眼、疏松)及油污、铁锈等。
•焊条使用前必须烘干。D502、D512等钛钙型药皮焊条，需经1 5 0～200℃预热，保温1h烘焙；D507、D517等低氢型药皮焊条，需经300～350℃预热，保温1 h烘焙。
堆焊焊条的直径主要取决于工件的尺寸和堆焊层的厚度。
增大焊接电流可提高生产率，但电流过大，稀释率增大，易造成堆焊合金成分偏析和堆焊过程中液态金属流失等缺陷。而焊接电流过小，容易产生未焊透、夹渣等缺陷，且电弧的稳定性差、生产率低。
一般来说，在保证堆焊合金成分合格的条件下，尽量选用大的焊接电流；但不应在焊接过程中由于电流过大而使焊条发红、药皮开裂、脱落。
堆焊后的缓冷一般可在石棉灰坑中进行，也可适当补充加热，使其缓慢冷却。
碳当量Cep /（%）
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
最低预热温度/℃
100
150
200
250
300
三、阀门密封面电弧堆焊生产实例
1.概述
阀门经常处于高温高压条件下工作，基体一般为ZG230-450、ZG270-500、20CrMo和15CrMoV材料。密封面是阀门的关键部位，工作条件差，极易损坏。
第16教学单元
课题：堆焊技术3—焊条电弧堆焊
教学目标
知识目标
1.掌握焊条电弧堆焊的特点及应用
2.熟悉焊条堆焊工艺
能力目标
能够进行焊条堆焊操作
职业素质目标
爱岗敬业诚实守信技能过硬自主创新
教学重点
焊条电弧堆焊工艺
教学难点
焊条电弧堆焊工艺及其操作
辅助教学手段
采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段
教学准备