机械加工件的堆焊

        堆焊是为了增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。可以用与母材成分相同的材料，也可以用与母材不同的材料进行堆焊。如在钢或铸铁件上可以堆焊有色金属(铜、黄铜、青铜等)、合金钢、铸铁及特种硬质合金等。堆焊应用于旧零件的修复，不仅恢复零件尺寸，而且还增加了零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等方面的性能；应用于新零件的制造，从而获得零件良好的综合技术性能，在提高零件使用寿命的同时还大大减少了贵重金属和稀有材料的消耗。因此，堆焊是焊接领域中的一个重要分支，它在冶金、矿山、建筑、石油化工机械等的制造和维修中得到广泛的应用。
        几乎所有的熔焊方法都能用来堆焊，气焊火焰堆焊时，火焰预先指向需要堆焊的金属表面，使其达到轻微熔化程度。随后将给送的焊丝熔化，并熔敷于金属表面。气焊堆焊时应采用熔剂，以清除熔敷金属表面的氧化物。
        (一)黄铜的堆焊      黄铜堆焊到黑色金属上时，通常需要气剂301(CJ301)，采用平焊位置左焊法。黄铜堆焊时，应使用碳化焰，以避免锌的氧化和减少锌的蒸发。
        1．堆焊前的准备。堆焊前应将堆焊处金属的表面清理到露出金属光泽。焊丝表面要去除油污和氧化皮。大型零件堆焊时，要预热到500℃，堆焊黄铜时，焊丝直径和火焰能率应根据堆焊层的厚度来选择，详见表6—2。
        表6—2堆焊厚度与火焰能率、焊丝直径的关系

堆焊厚度(mm)	焊丝直径(mm)	氧乙炔焰能率(L／s)
3～4	4～6	0.1～0.2
5～6	8～10	0.15～0.3
6～9	9～12	0.3～0.5

        2．操作方法。堆焊可分为单层焊和多层焊。在多层焊熔敷下一层时，对前一层的熔深仅为其厚度的1／3左右。熔剂用手撒到熔池中，加入熔剂前，金属表面加热到900～950℃，第一层堆焊厚度为0.3～0.5mm。
        黄铜在铸铁和钢上的堆焊技术基本上相同。但在铸铁上堆焊时，由于当加热到900～950℃时，在铸铁的表面会发生石墨烧损，因此，在焊前应先用氧化焰在堆焊表面烧烤，然后用钢丝刷将其表面仔细清理干净。此外，在铸铁上堆焊黄铜时，还有可能产生白口。
        一般堆焊黄铜时，熔敷表面与水平面成0°～10°倾角，采用自下而上的左焊法，焊嘴与焊丝之间成90°～110°夹角，焊丝末端应浸入熔池中。
        (二)硬质合金的堆焊      钴基合金具有硬度高、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能，是广泛应用的堆焊材料。硬质合金的堆焊常用于磨损零件表面的修复，例如钻探工具、挖掘机的铲齿、轧钢机和拔丝机零件、阀门等磨损部分，可用硬质合金堆焊来修复。在钢件上堆焊硬质合金，以在中碳钢、铬镍钢和铬钒钢件上堆焊最为合适；而在高碳钢、锰钢及铬钼钢上堆焊时，容易引起淬火；在铸铁上堆焊则需要采取堆焊前预热，堆焊后缓冷等措施。
        钴基合金堆焊，可采用丝111和丝112焊丝，用轻微碳化焰，使用硼砂作气焊熔剂。为使焊缝缓慢冷却，最好采用右焊法。
        1．焊前准备。堆焊前应将堆焊处及其附近10～15mm范围内清理干净，不得有油污、铁锈，直至露出金属光泽。
        2．操作方法。先将焊件预热到600～700℃，把预热好的焊件从起焊点继续加热到1200℃，然后把火焰调节为轻微碳化焰，保持焰芯距离堆焊表面2mm左右，焊嘴倾角为60°，直到火焰下面的基本金属开始有“出汗”现象，方可添加焊丝。这一加热过程使基本金属含碳量增高，熔点降低，从而使基本金属熔化最少。
        用气体火焰堆焊钴基合金时，使用轻微碳化焰，不仅可以减少元素的氧化，而且还能对基本金属表面渗碳。如果火焰调得正确，堆焊时将会得到良好的流动性和纯洁的堆焊金属，几乎没有氧化物夹渣。
        堆焊时，适时保持火焰下方的焊丝末端开始熔化，熔滴金属流洒到堆焊面上后，火焰随着焊缝宽度横向往复摆动的同时逐渐向前移动。每焊完一层后，应用碳化焰在焊层表面进行回火，并检查有无气孔、凹陷或堆焊不足等缺陷，一经发现应立即加以补焊。按上述堆焊程序完成整个焊层，在堆焊过程中，必要时可加入少量熔剂，使得熔池保持纯洁。
        3．焊后热处理。焊后需经600～700℃回火一小时，然后将工件立即放入干燥和热的砂缸内或草木灰中缓慢冷却。

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