第四章補(bǔ)焊及堆焊

1、第四章補(bǔ)焊與堆焊第四章 補(bǔ)焊與堆焊v焊接技術(shù)焊接技術(shù)用于修補(bǔ)零件缺陷時(shí)稱為補(bǔ)焊補(bǔ)焊，用于恢復(fù)零件幾何形狀及尺寸或使其表面獲得具有特殊性能的溶敷金屬時(shí)稱為稱為堆焊。堆焊。v 補(bǔ)焊和堆焊在機(jī)械零件的修復(fù)方法中占有很重要的地位，因?yàn)樗腥缦聝?yōu)點(diǎn)：v、能修復(fù)各種原因引起損壞的零件，如：磨損、破損、裂紋、凹坑等；v、機(jī)械零件中常用金屬材料的大部分都可以用焊接方法修復(fù)；v、修復(fù)質(zhì)量較高，有的零件修后更耐用；v、生率高，且成本較低；v、一般的焊修設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，且便于野外搶修。焊接方法也有不足之處主要有v1、焊接變形和應(yīng)力焊接變形和應(yīng)力 v2、焊接裂紋焊接裂紋 v3、氣孔氣孔 v4、補(bǔ)焊接頭的強(qiáng)度補(bǔ)焊接

2、頭的強(qiáng)度1、焊接變形和應(yīng)力焊接變形和應(yīng)力v 補(bǔ)焊和堆焊時(shí)對(duì)工件進(jìn)行局部的、不均勻的加熱是產(chǎn)生焊接變形和應(yīng)力的原因。變形量超過允許值時(shí)需矯正，這不但費(fèi)時(shí)，有時(shí)甚至矯正無效而報(bào)廢。為了防止和減少變形，常常需要采用一些專門的措施，在下面的內(nèi)容中將分別介紹。2、焊接裂紋焊接裂紋v 裂紋是焊接缺陷中最危險(xiǎn)的一種。鑄鐵和淬火鋼零件補(bǔ)焊時(shí)都容易產(chǎn)生裂紋，是焊修工作中需要注意的重點(diǎn)問題之一3、氣孔氣孔v 是焊接熔池中的氣體來不及逸出而留在焊縫中造成的孔洞，對(duì)焊縫強(qiáng)度和密封性都有影響。氣孔的形狀、大小、數(shù)量與母材的鋼種、焊條性質(zhì)、補(bǔ)焊技術(shù)等均有關(guān)系。送修的零件中都有油、銹等污物，焊前若清除不盡就容易引起氣孔。4

3、、補(bǔ)焊接頭的強(qiáng)度補(bǔ)焊接頭的強(qiáng)度 v 對(duì)一般鋼制的零件，此問題不大。但對(duì)已經(jīng)熱處理強(qiáng)化過的材料，補(bǔ)焊時(shí)由于焊縫兩側(cè)母材受熱影響后要發(fā)生組織和相應(yīng)的性能變化，接頭與母材等強(qiáng)度的要求就不容易達(dá)到。對(duì)小尺寸的零件，可用補(bǔ)焊后的整體熱處理來解決。大尺寸構(gòu)件不可能進(jìn)行整體熱處理，此時(shí)需在焊接方法、焊接材料和工藝等采取一系列的措施，從而增加了補(bǔ)焊的難度。此外，焊修后焊層的加工，特別是耐磨堆焊層的加工，也是一個(gè)需要注意的問題。 應(yīng)用范圍v、補(bǔ)焊各種已失效的零件，如因破損、折斷、裂紋等缺陷而不能繼續(xù)使用的零件；v、用補(bǔ)焊法挽救有缺陷的毛坯件，如鑄件中的縮孔、夾砂、鍛件中的夾層等等；v、用堆焊法修復(fù)已磨損的零件，

4、同時(shí)還可以對(duì)其強(qiáng)化，使其壽命比新件更長(zhǎng)。v本章將討論碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬制的機(jī)械零件的焊補(bǔ)原理、工藝和應(yīng)用，手工電弧堆焊、氧乙炔火焰堆焊、埋弧堆焊和振動(dòng)電弧堆焊的原理、工藝和應(yīng)用。此外，還將介紹硬聚氯乙烯塑料制的機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)的焊接原理和技術(shù)。 補(bǔ)焊與堆焊v41補(bǔ)焊v42堆焊v43硬聚氯乙烯塑料的焊接41補(bǔ)焊v一、碳鋼件的補(bǔ)焊v二、合金鋼件的補(bǔ)焊v三、鑄鐵件的補(bǔ)焊v四、有色金屬件的補(bǔ)焊一、碳鋼件的補(bǔ)焊v機(jī)械零件所用的材料種類很多，其可焊性相差很大。就碳鋼而言，鋼中含碳量愈高，焊時(shí)出現(xiàn)裂紋的傾向就愈大，可焊性也就愈差，對(duì)補(bǔ)焊技術(shù)的要求也愈嚴(yán)格。 v（一）、低碳鋼零件的補(bǔ)焊v（二）、中、高

5、碳鋼零件的補(bǔ)焊（一）、低碳鋼零件的補(bǔ)焊v 含碳量為0.25的碳鋼為低碳鋼可焊性良好。補(bǔ)焊時(shí)一般不需要采取特殊的工藝措施，選用一般的結(jié)J422型焊條都可獲得滿意的結(jié)果。只有在特殊情況下，例如零件剛度很大，焊時(shí)拘束度很大或低溫時(shí)補(bǔ)焊才有出現(xiàn)裂紋的可能，此時(shí)要注意選用優(yōu)質(zhì)焊條，以增強(qiáng)焊縫金屬的抗裂性，同時(shí)采用合理的焊接工藝以減少焊接應(yīng)力。（二）、中、高碳鋼零件的補(bǔ)焊v含碳量為0.250.50的碳鋼為中碳鋼，高碳鋼的含碳量在0.50以上。v隨著鋼中含碳量的增高、焊接接頭對(duì)裂縫的敏感性也相應(yīng)增大。裂縫主要有：v、焊縫內(nèi)的熱裂紋焊縫內(nèi)的熱裂紋；v、熱影響區(qū)由于冷卻速度快而產(chǎn)生的低塑性淬硬熱影響區(qū)由于冷卻速

6、度快而產(chǎn)生的低塑性淬硬組織引起的冷裂紋組織引起的冷裂紋；v、焊縫根部主要由氫滲入而引起的氫裂紋焊縫根部主要由氫滲入而引起的氫裂紋。v為了防止中、高碳鋼零件補(bǔ)焊過程中產(chǎn)生的裂紋，可采取以下措施：v1、改善熱循環(huán)，降低接頭冷卻速度改善熱循環(huán)，降低接頭冷卻速度1、改善熱循環(huán)，降低接頭冷卻速度v、焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱 可以降低熱影響區(qū)的硬度并減少殘余應(yīng)力及變形，從而有效地防止焊縫中和熱影響區(qū)的裂紋。v 碳鋼焊前預(yù)熱的程度取決于含碳量和零件剛度，可以大致按下列經(jīng)驗(yàn)公式來估計(jì)手工電弧焊焊前的預(yù)熱溫度：v （41）v式中： 鋼的碳當(dāng)量（%）， ；v t零件厚度（mm）。v此公式主要用于零件厚度t20mm的情況。

7、v、利用多層焊來改善熱循環(huán)利用多層焊來改善熱循環(huán) 每層焊縫對(duì)后一道焊縫都可起預(yù)熱作用，同時(shí)也對(duì)前一道焊縫起緩冷作用，從而對(duì)防止裂紋起良好作用。v焊后進(jìn)行緩冷和消除應(yīng)力的處理對(duì)防止裂紋也是有利的。teq4 . 011. 0C500C0預(yù)熱溫度eqC4SiMnCCeqv2、選用合適的焊條選用合適的焊條v盡可能選用低氫焊條以增強(qiáng)焊縫的抗裂性能，焊條應(yīng)按規(guī)定烘干并置于保溫筒內(nèi)，隨用隨取。焊條的強(qiáng)度等級(jí)要與母材一致。v3、加強(qiáng)焊接區(qū)的清理工作，徹底清除可能加強(qiáng)焊接區(qū)的清理工作，徹底清除可能進(jìn)入焊縫的任何氫的來源，例如油、水、進(jìn)入焊縫的任何氫的來源，例如油、水、銹以及其它雜質(zhì)銹以及其它雜質(zhì)。v4、設(shè)法減少

8、母材熔入焊縫的比例設(shè)法減少母材熔入焊縫的比例 例如開“V”型坡口，第一層焊縫用小電流施焊等都是行之有效的方法。但必須注意將母材溶透，避免產(chǎn)生夾渣及未焊透等缺陷。二、合金鋼件的補(bǔ)焊v（一）、合金結(jié)構(gòu)鋼制件的補(bǔ)焊v（二）、不銹鋼制件的補(bǔ)焊（一）、合金結(jié)構(gòu)鋼制件的補(bǔ)焊v 合金結(jié)構(gòu)鋼就是在碳鋼內(nèi)添加一定量合金元素的鋼，其目的主要提高強(qiáng)度并保持良好的韌性，這種鋼叫強(qiáng)度用鋼。在壓力容器、發(fā)電設(shè)備、車輛、船舶、起重機(jī)械和各種工程結(jié)構(gòu)中使用極為廣泛，結(jié)構(gòu)一旦受到損壞常需用焊接方法修理。v 強(qiáng)度鋼又可細(xì)分為兩大類：v 、非熱處理強(qiáng)化鋼v 、熱處理強(qiáng)化鋼v、非熱處理強(qiáng)化鋼，在熱軋和正火狀態(tài)下使用，屈服強(qiáng)度在294

9、490N/（3050f/）之間，在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，其可焊性良好。v、熱處理強(qiáng)化鋼，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用v、低碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服強(qiáng)度一般為490980N/（90100f/）可以在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下進(jìn)行焊接。v、高碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服強(qiáng)度在8801176N/（90120f/）以上，含碳量大于0.30焊接困難。v合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點(diǎn)是容易產(chǎn)生裂紋，其中冷裂紋又占裂紋中的90。是需要研究解決的主要問題。引起這類裂紋的原因一般歸內(nèi)為以下三個(gè)因素。v1、焊縫區(qū)的含氫量焊縫區(qū)的含氫量v取決于焊接材料和工藝因素，控制氫氣的含量可使裂紋出現(xiàn)的可能下降，因此，補(bǔ)焊時(shí)必須嚴(yán)格防止任何氫源進(jìn)入補(bǔ)焊區(qū)。v2、拘束度拘束度v決定于工藝因素補(bǔ)

10、焊時(shí)讓零件有適當(dāng)變形，可大大減少裂紋。v3、工件材料對(duì)淬硬的敏感性工件材料對(duì)淬硬的敏感性v隨著強(qiáng)度等級(jí)的提高，鋼的淬硬傾向及產(chǎn)生冷裂紋的敏感性也相應(yīng)增大。其原因是鋼中的合金元素含量在逐漸增多。鋼中合金成分與冷裂傾向之間的關(guān)系可用如下國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦的碳當(dāng)量公式來粗略地估計(jì)： %1556CuNiVMoCrMnCCeqv、Ceq小于0.4%的鋼 s =294392N/（3040f/）的熱軋鋼。焊時(shí)基本上無淬硬傾向，可焊性良好，采用的補(bǔ)焊技術(shù)與低碳鋼相似，焊接材料應(yīng)選用與母材強(qiáng)度等級(jí)相同。在工藝上除大厚度、大剛度和低溫條件下外，一般不必考慮預(yù)熱。v、Ceq值等于0.400.6的鋼s=441

11、490N/（4550f/）的正火鋼和部分低碳調(diào)質(zhì)鋼。補(bǔ)焊時(shí)冷裂紋傾向隨Ceq的增高而增大，其可焊性逐漸變差，為獲得無缺陷的等強(qiáng)度補(bǔ)焊接頭，需要選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料，而不拘泥于其化學(xué)成份。同時(shí)還要采取相應(yīng)的預(yù)熱、控制焊接線能量和焊后熱處理等措施。v、Ceq大于0.6的鋼s588982N/（60100f/）以上的中碳調(diào)質(zhì)鋼，屬高淬硬傾向的鋼，可焊性差，補(bǔ)焊時(shí)需要采取嚴(yán)格的工藝措施防止裂紋。這種鋼一般是在退火狀態(tài)下補(bǔ)焊，焊時(shí)要采用高的預(yù)熱溫度（200350），焊接方法以手工焊為主，焊條除強(qiáng)度等級(jí)與母材的相同外，還須具有防裂性能好，焊縫金屬的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范與母材相一致等要求，焊后需進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理

12、以獲得需要性能的接頭。（二）、不銹鋼制件的補(bǔ)焊v 不銹鋼主要用于有浸蝕性的化學(xué)介質(zhì)中，要求能耐腐蝕對(duì)強(qiáng)度則要求不高，不銹鋼制件的早期損壞多數(shù)不是因受力過大而引起的，主要是因 應(yīng)力腐蝕開裂、局部腐蝕而失效。修理方法多將損壞部分切除，另外鑲焊一塊牌號(hào)相同的鋼板。v 不銹鋼補(bǔ)焊時(shí)立即產(chǎn)生裂紋或其它缺陷的危險(xiǎn)性不大，主要問題是防止焊接接頭在工作中再度產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂和局部腐蝕。但由于這兩個(gè)問題都不會(huì)很快出現(xiàn)，因而在補(bǔ)焊時(shí)常常被忽視。不銹鋼制件的補(bǔ)焊v1、應(yīng)力腐蝕開裂v2、局部腐蝕1、應(yīng)力腐蝕開裂v引起應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件之一是要有拉伸應(yīng)力存在。構(gòu)件中的殘余應(yīng)力（特別是焊接應(yīng)力）所引起的應(yīng)力腐蝕開裂事

13、例約占全部事例的70%以上。奧氏體不銹鋼由于導(dǎo)熱性差和線膨脹系數(shù)大，故焊接時(shí)變形量要比碳鋼大。但補(bǔ)焊時(shí)焊接區(qū)一般都受到較大的拘束，使變形困難，從而不可避免地要引起較大的焊接應(yīng)力。1、應(yīng)力腐蝕開裂v焊后應(yīng)設(shè)法盡可能地消除焊接殘余拉應(yīng)力，這對(duì)提高接頭、耐應(yīng)力腐蝕開裂的能力有極為重要的意義；也可以采用焊后熱處理、機(jī)械方法（錘擊、噴丸等），或爆炸處理來降低殘余應(yīng)力或使表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)。例如構(gòu)件為容器的薄壁件，補(bǔ)焊時(shí)很容易產(chǎn)生波浪變形此時(shí)可采用調(diào)整焊接順序以及錘擊焊縫等方法預(yù)防，而不宜采用剛性固定法以免增大焊接殘余應(yīng)力。補(bǔ)焊后如變形量過大，可用機(jī)械方法矯正，嚴(yán)禁用火法矯正，否則耐腐蝕性要降低。2、局部腐

14、蝕v奧氏體不銹鋼中局部腐蝕主要指晶間腐蝕和刀狀腐蝕。v、晶間腐蝕v、刀狀腐蝕、晶間腐蝕v晶間腐蝕v在熱影響區(qū)v焊縫中都可能出現(xiàn)vA、在熱影響區(qū) 當(dāng)母材含碳量較低或含有適量穩(wěn)定化元素（Ti，Nb）時(shí)，常采用小電流、大焊速的補(bǔ)焊工藝，必要時(shí)強(qiáng)制冷卻以減少熱影響區(qū)處于敏化溫度區(qū)的時(shí)間，這樣就可以有效地防止熱影響區(qū)的晶間腐蝕。vB、焊縫中 焊縫中的晶間腐蝕問題可采用選用含Ti、Nb的焊接材料的方法來解決。、刀狀腐蝕v刀狀腐蝕只發(fā)生在含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼緊鄰焊縫熱影響區(qū)上緊鄰焊縫熱影響區(qū)上。為防止這種局部腐蝕，最好采用超低碳不銹鋼。在補(bǔ)焊工藝上，首先要減少近縫區(qū)的過熱，面向腐蝕介質(zhì)的焊縫要最后焊接

15、。如不可能，要調(diào)整焊縫尺寸和形狀及焊接規(guī)范，使第二面焊縫所產(chǎn)生的敏化區(qū)（6001000）不落在工作焊縫表面的過熱區(qū)上。3、奧氏體不銹鋼常用的焊接方法v 手工電弧焊，鎢極手工氬弧焊v、手工電弧焊 手工電弧焊由于方便靈活，熱影響區(qū)小，對(duì)保證質(zhì)量有利，是目前應(yīng)用最廣泛的方法。在補(bǔ)焊工藝上要注意采用小電流、短弧、快速焊等措施以減少熱輸入。v、鎢極手工氬弧焊 鎢極手工氬弧焊也是補(bǔ)焊奧氏體不銹鋼的主要方法，其特點(diǎn)是保護(hù)效果好，無熔渣，焊縫表面成形好，用于封底焊時(shí)，背面熔透良好。管道、容器類產(chǎn)品補(bǔ)焊時(shí)常用此法。v不論用什么方法補(bǔ)焊，只要對(duì)工件有耐腐蝕要求，補(bǔ)焊時(shí)就必須做到防止以任何方式損壞工作表面。例如隨處

16、引弧、地線不夾緊、飛濺、熔渣清除不徹底等等都是不允許發(fā)生的。三、鑄鐵件的補(bǔ)焊v鑄鐵在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛?；铱阼T鐵主要用于制造各種支座、殼體等基礎(chǔ)件。球墨鑄鐵由于其機(jī)械性能與鑄鋼相近，巳在部分零件中取代鑄鋼而獲得應(yīng)用。v鑄鐵焊接主要應(yīng)用于補(bǔ)焊鑄造缺陷和補(bǔ)焊巳損壞的鑄鐵零件。鑄造缺陷以縮孔和夾砂為主，損壞則以裂紋、破洞為主。這些都可以用補(bǔ)焊法修復(fù)。v（一）、鑄鐵的焊接特點(diǎn)v（二）、補(bǔ)焊方法（一）、鑄鐵的焊接特點(diǎn)v 鑄鐵可焊性差，補(bǔ)焊時(shí)經(jīng)常遇到的困難是極易產(chǎn)生白口白口和裂紋裂紋。其原因和防止措施如下：v1、白口v2、裂紋1、白口v、產(chǎn)生白口的位置產(chǎn)生白口的位置 焊縫區(qū)v 熱影響區(qū)v使補(bǔ)焊區(qū)呈白

17、亮的一片或一圈（指熔合區(qū)），硬度很大，加工困難，而且還容易引起裂紋。v、白口產(chǎn)生的原因白口產(chǎn)生的原因 主要是焊后冷卻太快和石墨化元素不足。 v焊縫區(qū) 當(dāng)焊縫成份與灰口鐵鑄件的成份相同時(shí)，在一般電弧焊的條件下，焊縫的冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度，石墨來不及析出而成為白口。v熱影響區(qū) 溫度超過共析點(diǎn)的那一部分鐵中發(fā)生了相變，原來的石墨重新溶入奧氏體，補(bǔ)焊后的快速冷卻使碳來不及析出而以滲碳體形式保留下來，結(jié)果也成為白口。 v、防止白口的措施防止白口的措施調(diào)整焊縫的化學(xué)成份 通過焊接材料向焊縫增加石墨化元素的含量，在一定的補(bǔ)焊工藝條件配合下，可使焊縫成為灰口鐵。此外，還可采用非鐵材料，如鎳基

18、和銅基合金，高釩鋼等以避免焊縫金屬產(chǎn)生白口或其它脆硬組織。v減慢冷卻速度 這就可延長(zhǎng)焊縫和溶合區(qū)處于紅熱狀態(tài)的時(shí)間，使石墨能充分析出。例如焊前預(yù)熱和焊后緩冷都可有效地防止白口。v采用釬焊法補(bǔ)焊 因?yàn)楹缚p為非鐵材料，母材受熱不多，不會(huì)發(fā)生相變，可以完全避免白口產(chǎn)生。2、裂紋v許多鑄鐵零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性大，補(bǔ)焊容易產(chǎn)生大的焊接應(yīng)力，在薄弱部位就容易產(chǎn)生裂紋。這種裂紋發(fā)生的溫度一般在400以下，屬冷裂紋。v、裂紋的部位裂紋的部位 可在焊縫上v 也可能在熱影響區(qū)內(nèi)v、采取措施采取措施v防止產(chǎn)生裂紋的原則是減少焊接應(yīng)力?？梢詮臏p小補(bǔ)焊區(qū)和工件整體之間的溫度梯度或改善補(bǔ)焊區(qū)的膨脹和收縮條件等幾方面采取措

19、施。（二）、補(bǔ)焊方法v 常用的補(bǔ)焊方法列入表42中v1、鑄鐵熱焊法v2、鑄鐵冷焊法v3、鑄鐵加熱減應(yīng)焊表42常用鑄鐵補(bǔ)焊方法簡(jiǎn)明表補(bǔ)焊方法分類特點(diǎn) 氣焊熱焊法焊前預(yù)熱至600左右，在400以下施焊，焊后在650700保溫緩冷，采用鑄鐵填充料，焊件內(nèi)應(yīng)力小，不易裂，可加工冷焊法也叫不預(yù)熱氣焊法，焊前不預(yù)熱，只用焊炬烘烤坡口周圍或加熱減應(yīng)區(qū)，焊后緩冷，填充料同上。焊后不易裂，可加工，但減應(yīng)區(qū)選擇不當(dāng)時(shí)則有開裂危險(xiǎn) 電弧焊熱焊法采用鑄鐵芯焊條，溫度控制同氣焊熱焊法，焊后不易裂，可加工半熱焊法采用鋼芯石墨型焊條，預(yù)熱至400 左右，焊后緩冷，強(qiáng)度與母材相近，但加工性不穩(wěn)定冷焊法采用非鐵組織的焊條，焊前

20、不預(yù)熱，要嚴(yán)格執(zhí)行冷工藝要點(diǎn)，焊后性能因焊條而異 釬焊用氣焊火焰加熱，銅合金做釬料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，強(qiáng)度因釬料而異1、鑄鐵熱焊法v 補(bǔ)焊前將工件整體預(yù)熱到600700補(bǔ)焊時(shí)保溫使其不降到400以下。焊后再升溫到700，隨即緩冷。這樣可使補(bǔ)焊區(qū)與周圍的溫度梯度大大降低，從而可以有效地防止裂紋。白口也會(huì)因冷速緩慢而得以消除。v采用氣焊時(shí)的工藝要點(diǎn)如下：v、宜選用功率較大的焊炬和大號(hào)焊咀。如需長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)焊最好采用水冷式焊炬以防回火。v、選用牌號(hào)為QHT1或QHT2的焊條。其成份與一般灰口鐵相比含硅量較高，可補(bǔ)償熔焊時(shí)硅的燒損和促進(jìn)石墨化過程。v焊劑可選“粉201”，其熔點(diǎn)約為650，

21、呈堿性，能把補(bǔ)焊時(shí)產(chǎn)生的高熔點(diǎn)化合物SiO2變?yōu)橐兹埯}類，進(jìn)入渣中排除。v、送修的鑄鐵件一般油污甚多，補(bǔ)焊前必須徹底消除。對(duì)滲入鐵內(nèi)的油必須用火焰烘烤法除去。v、在待補(bǔ)焊裂紋的兩端各鉆一直徑46mm的止裂孔，防止裂紋擴(kuò)展。v、沿待補(bǔ)焊裂紋開坡口，一般用V型坡口，坡口角要大一些，以利熔渣排出。v、補(bǔ)焊時(shí)宜用中性焰或弱碳化焰，以防碳和硅的燒損。操作時(shí)要先將母材熔化，然后送進(jìn)焊條，隨時(shí)用焊條消除溶渣。補(bǔ)焊要連續(xù)進(jìn)行，一次補(bǔ)好，避免多次加熱。2、鑄鐵冷焊法v所謂冷焊，是指焊前對(duì)工件不預(yù)熱或只局部低溫預(yù)熱，工件處于冷的狀態(tài)。此時(shí)為了減少焊接區(qū)與周圍金屬的溫度梯度，應(yīng)盡可能地少輸入熱量，這種方法只要運(yùn)用得

22、當(dāng)，同樣可以獲得好的補(bǔ)焊質(zhì)量，同時(shí)還具有成本較低、焊后變形小、生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。2、鑄鐵冷焊法v手工電弧焊泠焊的工藝方法 為了減少補(bǔ)焊區(qū)的熱輸入，要選用細(xì)焊條和盡可能小的焊接電流，還要采用短段、分散、斷續(xù)焊的辦法，以使各處受熱盡可能地均勻些，每段焊縫焊完后立即用小錘從弧坑開始錘擊焊縫，直到溫度下降60左右（不燙手）再焊下一道焊縫。當(dāng)零件厚度較大時(shí)，最好采用多層補(bǔ)焊。v鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)所用的焊條種類很多，可根據(jù)零件的需要按表43所列的牌號(hào)選用。表43鑄鐵電弧焊條統(tǒng)一牌號(hào)焊芯材料藥皮類型焊縫成份主要用途鑄100低碳鋼氧化型碳鋼一般灰鑄鐵件的非加工面焊補(bǔ)鑄116低碳鋼穩(wěn)弧多氫

23、型（加釩鐵粉）高碳鋼高強(qiáng)度鑄鐵件焊補(bǔ)鑄117低碳鋼低氫型（加釩鐵粉）高碳鋼高強(qiáng)度鑄鐵件焊補(bǔ)鑄208低碳鋼石墨型鑄鐵一般灰鑄鐵件焊補(bǔ)鑄238低碳鋼石墨型（加球化劑）球墨鑄鐵球墨鑄鐵件焊補(bǔ)鑄308純鎳石墨型純鎳重要灰口鑄鐵薄壁件和加工面焊補(bǔ)鑄408鎳55%鐵45%石墨型鎳鐵合金重要高強(qiáng)度灰口鑄鐵件及球墨鑄鐵件焊補(bǔ)鑄508鎳70%銅30%石墨型鎳銅合金強(qiáng)度要求不高的灰口鑄鐵件加工面焊補(bǔ)鑄607紫銅低氫型銅鐵混合物一般灰口鑄鐵件非加工面焊補(bǔ)鑄616鐵皮包銅芯穩(wěn)弧低氫型銅鐵混合物一般灰口鑄件非加工面焊補(bǔ)3、鑄鐵加熱減應(yīng)焊v選擇零件的適當(dāng)部位（叫做減應(yīng)區(qū)）進(jìn)行加熱使之膨脹，然后對(duì)零件損壞處補(bǔ)焊、焊后同時(shí)冷

24、卻，此時(shí)焊接應(yīng)力會(huì)大大降低，從而可以避免裂紋，這種方法就叫做加熱減應(yīng)區(qū)補(bǔ)焊法。實(shí)質(zhì)上它是一種局部加熱的方法，只不過是巧妙地選擇了加熱部位而已。這種補(bǔ)焊方法是在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的一種行之有效的方法。v加熱減應(yīng)區(qū)法的關(guān)鍵是要正確選擇減應(yīng)區(qū)。選擇的原則是要選擇阻礙焊縫膨脹和收縮的部位，通過這些部位的加熱膨脹，可使補(bǔ)焊區(qū)裂紋擴(kuò)寬，補(bǔ)焊后兩處同時(shí)收縮，焊接應(yīng)力就能大大減少。鑄鐵的加熱減應(yīng)焊v圖41列出了幾種典型的減應(yīng)區(qū)選擇例子。圖中有陰影處為減應(yīng)區(qū)，對(duì)其加熱就可以使待補(bǔ)裂紋擴(kuò)寬，在此情況下補(bǔ)焊，焊后同時(shí)冷縮，焊縫內(nèi)的殘余應(yīng)力會(huì)很小。實(shí)際工作中送修的鐵鑄件往往都是比較復(fù)的，減應(yīng)區(qū)的選擇比較困難，需要

25、不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)。一般檢驗(yàn)所選減應(yīng)區(qū)是否正確的簡(jiǎn)便方法是：對(duì)所選部位加熱，如待補(bǔ)焊裂紋張開，則為正確，否則需另選合適部位。42堆焊v一、堆焊的用途和特點(diǎn)v二、堆焊材料v三、堆焊方法一、堆焊的用途和特點(diǎn)v 堆焊是焊接技術(shù)的一個(gè)重要的分支。它的目的不是連接零件，而是在零件表面堆敷一層金屬，使其具有一定尺寸或一定的特殊性能。它既可用于制造新零件，也可用于修復(fù)舊零件。v堆焊的物理本質(zhì)、工藝原理、冶金過程和熱過程的基本規(guī)律和一般的焊接沒有區(qū)別。但是由于目的不同，堆焊也有其自身的特點(diǎn)：主要有以下幾點(diǎn)v1、對(duì)堆焊的要求除尺寸外，主要的是性能方面的要求。如堆焊層硬度，不同工況下的耐磨性和耐蝕性等等，而對(duì)一般

26、焊接時(shí)的要求，如強(qiáng)度、塑性、韌性等并不十分重要，因而在材料、工藝上都有區(qū)別。v2、為了滿足性能上的要求，首要問題是選用合適的堆焊層合金。一般來說，堆焊層的合金元素含量比母材的要高，有時(shí)與母材成份有很大不同，這給堆焊帶來一些新的問題。例如兩種性能不同的材料引起的裂紋問題，以及母材對(duì)焊縫的稀釋問題（稀釋率表示母材在焊縫中所占的百分率），這些都要在工藝上設(shè)法解快。v3、堆焊都是在零件表面進(jìn)行，零件不對(duì)稱受熱極為顯著，至使堆焊后的變形明顯。由于多數(shù)堆焊層性硬而脆，一些通常使用預(yù)防變形和焊后校正變形的方法在此不適用，對(duì)于堆焊層進(jìn)行加工以達(dá)到尺寸要求也困難，這些都要求在堆焊工藝上設(shè)法妥善解決。v4、在堆焊

27、任務(wù)較大時(shí)，其生產(chǎn)率需要采取一些特殊措施預(yù)以滿足。二、堆焊材料v 目前堆焊合金多達(dá)數(shù)百種，以滿足不同的需要。在我國(guó)的焊條國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB98476中，主要按照堆焊金屬的化學(xué)成份對(duì)堆焊合金進(jìn)行劃分，表46列出了我國(guó)常用堆焊合金的主要特點(diǎn)。v選擇堆焊材料時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則：v1、滿足工件的使用條件滿足工件的使用條件v2、考慮堆焊零件的經(jīng)濟(jì)性考慮堆焊零件的經(jīng)濟(jì)性v3、考慮可焊性問題考慮可焊性問題v4、符合我國(guó)資源情況符合我國(guó)資源情況1、滿足工件的使用條件v必須先弄清楚特修零件的失效形式，然后根據(jù)需要強(qiáng)化的指標(biāo)選擇合適的堆焊合金。v例如：需要堆焊修復(fù)零件多數(shù)因磨損而失效的，而磨損的類型很多必須針對(duì)每一種

28、磨損類型選擇合適的堆焊合金，不能簡(jiǎn)單地用越硬越耐磨作為選擇材料的依據(jù)，這一點(diǎn)可從表46中清楚地看到。2、考慮堆焊零件的經(jīng)濟(jì)性v一般說，堆焊合金使用壽命越長(zhǎng)，其成本越高，要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性。以選用單位壽命成本最低的合金為宜。3、考慮可焊性問題v在滿足上述二點(diǎn)的前提下，應(yīng)考慮采用可焊性較好的堆焊合金以降低成本。4、符合我國(guó)資源情況v盡量選用我國(guó)富有的合金資源，如鎢、錳、硅、硼、鉬、鈦等，應(yīng)少用鎳、鈷、鉻之類的合金。三、堆焊方法v 表47列出了幾種堆焊方法的特點(diǎn)v 選擇堆焊方法時(shí)，應(yīng)著重考慮以下因素v、保證較低的稀釋率；v、有較高的熔敷率；v、工件尺寸，形狀復(fù)雜程度和批量大??；v、力求降低成本。v為了

29、滿足堆焊對(duì)低稀釋率和高熔敷率的要求，對(duì)常規(guī)的焊接方法需要采取一些特殊的工藝措施。下面扼要介紹幾種常用焊接方法及措施。三、堆焊方法v（一）、手工電弧堆焊v（二）、氧乙炔火焰堆焊v（三）、埋弧堆焊v（四）、振動(dòng)電弧堆焊（一）、手工電弧堆焊v 手工電弧堆焊的設(shè)備簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)靈活，成本低特別是通過焊條能獲得幾乎所有的堆焊合金成份。因此這種方法是一種主要的堆焊手段。它的缺點(diǎn)是，生產(chǎn)率低，稀釋率較高，不易獲得薄而均勻的堆焊層，勞動(dòng)條件也較差。v堆焊時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：v1、正確選擇焊條正確選擇焊條v2、防止堆焊層硬度不合要求防止堆焊層硬度不合要求v3、提高堆焊效率提高堆焊效率v4、防止裂紋防止裂紋1、正確選擇

30、焊條正確選擇焊條v在弄清楚工件失效原因的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要強(qiáng)化的指標(biāo)，選擇合適的焊條，不宜盲目的選用高性能，高壽命的焊條，以免成本過高和工藝復(fù)雜化。2、防止堆焊層硬度不合要求防止堆焊層硬度不合要求v焊縫母材稀釋是堆焊層硬度不夠的主要原因，可適當(dāng)減小堆焊電流或用直流反接法減小母材熔深。采用多層焊可以有效地降低稀釋率，一般第三層以后的堆焊層無稀釋率問題，硬度即可達(dá)到要求。此外，堆焊后的冷卻速度也會(huì)影響硬度，要設(shè)法控制。3、提高堆焊效率提高堆焊效率v應(yīng)當(dāng)在保證質(zhì)量的前提下，設(shè)法提高熔敷率。例如將堆焊面放在傾斜位置進(jìn)行橫焊，適當(dāng)加大焊條直徑和堆焊電流，采用填絲焊法，以及多條焊等。4、防止裂紋防止裂紋v堆

31、焊時(shí)的裂紋可能在焊縫焊縫和熱影響區(qū)熱影響區(qū)產(chǎn)生。由于堆焊層一般都是硬度高，塑性差的金屬，在堆焊后的冷卻過程中，如果焊接應(yīng)力超過堆焊層的強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂紋甚至焊縫剝離。某些堆焊層有很多發(fā)狀微裂紋，不影響使用，可讓其存在，但多數(shù)裂紋應(yīng)設(shè)法防止，具體措施有以下幾種。v、改善熱循環(huán) v對(duì)有淬火傾向的堆焊合金要預(yù)熱和緩冷預(yù)熱和緩冷。 v對(duì)高錳鋼則要求快冷以防脆化，必要時(shí)還需用水強(qiáng)迫冷卻。v、堆焊過渡層v先用塑性好的普通焊條或不銹鋼焊條打底，使母材與表面層隔離，對(duì)防止二者混合后產(chǎn)生的熱裂紋有利。v現(xiàn)以挖掘機(jī)斗齒的堆焊修復(fù)為例進(jìn)行說明。v斗齒材料有高錳鋼和中碳低鉻鋼兩類，性質(zhì)完全不同，堆焊時(shí)必須注意。v對(duì)高

32、錳鋼必須快冷以防脆化；v對(duì)中碳低鉻鋼，為預(yù)防裂紋必須預(yù)熱緩冷。v在堆焊前必須鑒別清楚，方法是用磁鐵吸引，高錳鋼為奧氏體鋼，無磁性。如為高錳鋼，可按下述方法堆焊修復(fù)。v當(dāng)斗齒磨損不大時(shí)，可用焊條直接堆焊修復(fù)，如圖43a所示。先用奧氏體不銹鋼焊條打底，再用高錳鋼焊條堆焊表面層。堆時(shí)要注意快冷，如能將斗齒放在水中施焊效果更佳。v如磨損量很大，則需用鋼材接長(zhǎng)，如圖43b所示。接長(zhǎng)材料仍用高錳鋼，可從廢高錳鋼履帶板上切取。接長(zhǎng)時(shí)用高錳鋼焊條（堆266）對(duì)接焊接，用對(duì)稱交替焊和快冷的辦法防裂。齒形基本完整后再作表面層堆焊。v斗齒表面堆焊焊道的布置要按使用工況來變化，一般齒端部的頂面用單道連續(xù)焊道堆滿，而背

33、面不堆焊，這樣可使斗齒自動(dòng)磨銳，經(jīng)常保持鋒利。斗齒根部上的堆焊焊道不應(yīng)堆焊太滿。用于開采礦物或大石塊的斗齒，可沿其長(zhǎng)度方向堆焊焊道，焊道間留一些窄的間隙；如使用砂或其它細(xì)顆粒的磨料，則要平行于端線堆上橫的焊道，各焊道之間也留一些間隙；如斗齒的使用場(chǎng)合不明確，則可堆成斜的網(wǎng)狀焊道，如圖44所示。這種堆焊法的效果和全面積堆滿的一樣，但可減少焊條消耗和工作量。（二）、氧乙炔火焰堆焊v氧乙炔火焰溫度較低（3000），而且火焰功率可以調(diào)節(jié)，從而能得到非常小的稀釋率（110%）和1以下的均勻薄堆焊層。這種方法簡(jiǎn)便靈活，成本低也得到一定的應(yīng)用。例如：修復(fù)石油鉆具時(shí)，常需堆焊高硬度的碳化鎢。所用焊絲有兩種，一

34、種是：管狀焊絲，在薄低碳鋼板卷成的卷子內(nèi)填裝粒狀WC；一種是混有WC顆粒的鑄造黃銅絲。v氣焊火焰容易將鋼管或黃銅絲熔化，均勻堆焊在母材表面，而WC顆粒則基本上不熔化，均勻落入熔池而形成以鋼或黃銅為粘接劑的WC耐磨層。這種堆焊方法比電弧堆焊要好得多，因?yàn)樵陔娀岬淖饔孟?，大部分的WC顆粒都會(huì)熔化，而在焊縫中重新析出硬度僅為HV1200左右的含鎢復(fù)合碳化物，導(dǎo)致耐磨性下降。v除石油鉆具外，其它如軸承合金、閥門密封面以及農(nóng)機(jī)零件等的堆焊，也常用氧乙炔火焰。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，對(duì)工人技術(shù)要求高，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。（三）、埋弧堆焊v埋弧堆焊與手工堆焊比較有如下一些優(yōu)點(diǎn)：熔敷率高；焊層質(zhì)量好；因飛濺損失小而且可

35、節(jié)約堆焊材料；機(jī)械化程度高；勞動(dòng)條件好，對(duì)工人操作技術(shù)要求較低等。但稀釋率高是其缺點(diǎn)。v埋弧堆焊特別適用于修復(fù)磨損量大，外形尺寸比較簡(jiǎn)單的零件。如各種軸類、軋輥、軋輪輪緣和履帶車輛上的支重輪等。v堆焊時(shí)所用的焊接材料包括焊絲、焊劑二者配合使用以調(diào)節(jié)焊縫成份。v、焊絲表48可得到硬度不太高的堆焊表面。v、焊劑430，431，為了在不經(jīng)熱處理就具有高硬度可向焊劑中加石墨和鉻鐵而獲得HRC60左右的硬度。v埋弧堆焊工藝與一般埋弧焊工藝基本相同，需注意的是設(shè)法控制稀釋率和提高熔敷率。v降低稀釋率的措施有：v采用直流反接法(工件接負(fù)極）適當(dāng)提高焊條直徑和送絲速度等措施，都可降低母材在焊縫中的份量。使焊絲

36、傾斜也是有效的辦法。當(dāng)焊絲與工件表面夾角45左右時(shí)，母材熔深幾乎可降低一半。v提高熔敷率的辦法有多種：v采用多絲埋弧堆焊和帶極堆焊能顯著提高熔敷率，但這種方法由于需要用專用設(shè)備，在修理廠很少用。v比較簡(jiǎn)便的辦法是預(yù)熱焊絲，埋弧堆焊法，只需對(duì)普通埋弧焊弧焊機(jī)稍加改裝即可進(jìn)行。其原理如45所示。用附加的交流電對(duì)焊絲預(yù)熱并大幅度提高送絲速度，可以在不提高對(duì)母材的熱輸入的情況下，顯著地提高焊絲熔化速度。v以軋輥的堆焊修復(fù)為例介紹如下：軋輥是軋鋼生產(chǎn)中的關(guān)鍵備件，一般磨損后可車削整形再用，直到尺寸超差而報(bào)廢，每年消耗量很大。如軋輥基體未破壞，可用埋弧堆焊法修復(fù)并強(qiáng)化。例如某廠小型軋機(jī)上的軋輥，材質(zhì)為55

37、Mn及70Mn，為了強(qiáng)化其表面性能，修復(fù)時(shí)采用鉻鎢釩焊絲配以低溫高硅焊劑，在自制的專用機(jī)床上堆焊，焊機(jī)采用經(jīng)過簡(jiǎn)單改裝的國(guó)產(chǎn)通用埋弧焊機(jī)。v軋輥在堆焊前經(jīng)清理并預(yù)熱到300350,隨即堆焊。所用規(guī)范參數(shù)為：焊絲直徑3.2mm；電源極性為直流反接；堆焊電流為280A；送絲速度為1.31.6m/min；堆焊速度為550650m/min；堆焊層厚度為22.5min。堆焊后立即進(jìn)行回火處理，堆焊層硬度為HRC4244。經(jīng)過這樣修復(fù)的軋輥，其修復(fù)成本僅為新件的3040%，而壽命為新件的5倍，經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。（四）、振動(dòng)電弧堆焊v振動(dòng)電弧堆焊是將零件夾持在專用機(jī)床上，以一定速度旋轉(zhuǎn)，堆焊機(jī)頭沿零件軸向移

38、動(dòng)。焊絲一方面自動(dòng)送進(jìn)，同時(shí)以一定頻率和振幅振動(dòng)。堆焊時(shí)不斷向堆焊區(qū)加冷卻液（一般為46%碳酸鈉水溶液）。圖46為振動(dòng)堆焊裝置示意圖。v振動(dòng)電弧堆焊實(shí)際是等速送進(jìn)焊絲的自動(dòng)電弧焊的一種特殊形式。當(dāng)電路中各種電參數(shù)匹配好后，焊絲端部相對(duì)于工件表面進(jìn)行有規(guī)律的振動(dòng)，每一振動(dòng)周期產(chǎn)生一個(gè)“接觸脈沖電弧”過程，接觸時(shí)為短路狀態(tài)，析出的電阻熱較少。脈沖電弧階段放出的熱量占7085%，熔化焊絲和工件表面的熱量主要來源于此。v振動(dòng)電弧堆焊的主要特點(diǎn)是：v1、由于采用細(xì)焊絲（1.02.0mm）、低電壓（常用1418V）脈沖引弧以及有規(guī)律的小熔滴短路過渡等方法，能得到薄而均勻的堆焊層，其厚度可控制在0.53.0

39、mm之間；v2、電弧功率小，可使工件變形小，熔深淺，熱影響區(qū)窄；v3、在堆焊區(qū)加冷卻液，可以減小變形和硬化表面層，從而增加耐磨性，減小熱影響區(qū)的寬度和降低稀釋率；v4、堆焊過程自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好。v這種堆焊方法很適于直徑較小要求變形小的旋轉(zhuǎn)體零件（如軸類、輪類）特別是對(duì)已經(jīng)熱處理要求焊后不降低硬度的零件堆焊尤為合適。在我國(guó)曾在農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)、汽車工程機(jī)械等的修復(fù)工作中進(jìn)行推廣，并已生產(chǎn)出定型的專用堆焊設(shè)備（NU300I型振動(dòng)堆焊機(jī)）。v 振動(dòng)堆焊所采用的焊絲多為中碳或高碳鋼焊絲。43硬聚氯乙烯塑料的焊接v一、硬聚氯乙烯塑的性能v二、結(jié)構(gòu)及接頭形式v三、塑料焊接設(shè)備及工具v四、塑料焊接操

40、作技術(shù)v五、焊接規(guī)范的選擇一、硬聚氯乙烯塑的性能v1、性能v2、焊接性能及原理1、性能v硬聚氯乙烯塑料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在許多場(chǎng)合可以代替不銹鋼和有色金屬制造各種容器、塔器、通風(fēng)裝置和管道等，在化學(xué)工業(yè)和有關(guān)的行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。塑料的焊接技術(shù)也得到相應(yīng)的發(fā)展。2、焊接性能及原理v可焊性好，與金屬材料焊接相比有本質(zhì)的區(qū)別。硬聚氯乙烯塑料焊接是利用熱空氣加熱利用熱空氣加熱焊接區(qū)，使母材和焊條受熱軟化，然后在一焊接區(qū)，使母材和焊條受熱軟化，然后在一定壓力下粘合而成的。定壓力下粘合而成的。二、結(jié)構(gòu)及接頭形式v結(jié)構(gòu)形式有兩種 一種為全塑料結(jié)構(gòu)，主要用于受力不大和腐蝕嚴(yán)重的場(chǎng)合，另一種為鋼外殼塑料襯里，此時(shí)塑料主要只承擔(dān)耐腐蝕的任務(wù)，機(jī)械負(fù)荷則由外面的鋼質(zhì)殼體承受。v（一）、襯里的結(jié)構(gòu)形式v（二）、管子的連接結(jié)構(gòu)型式v（三）、接頭型式（一）、襯里的結(jié)構(gòu)形式v、平頂蓋襯里結(jié)構(gòu) 可參考圖47,也可直接用塑料螺釘連接而不加保護(hù)板。v、平底襯里結(jié)構(gòu) 可參考圖48。v、