硬面堆焊领域是药芯堆焊修复焊丝一个很大的发展领域。硬面堆焊作为焊接领域的一个重要的分支,在冶金机械、石油化工机械、矿山机械、农业机械、原子能工程和航天工业等领域的零件制造和修复中,有着广泛的应用。硬面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,及对磨损而不能使用的机械零件,以及对新的零件上预知的磨损部位,先施以硬面堆焊,谋求延长使用寿命。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,**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年代以后堆焊技术在制造业也得到了广泛的应用,现堆焊技术已不仅是延长材料或零件服役寿命的工艺方法,而且已逐渐成为先进制造技术的发展基础。从焊接高效率、高质量以及低成本化的观点出发,药芯堆焊修复焊丝堆焊法是较有前途的,焊接操作性较好的药芯堆焊修复焊丝现被大多数人所公认。硬面药芯堆焊修复焊丝通常可分为气保护、自保护和埋弧焊三种: (1)气保护硬面堆焊药芯焊丝一般均使用c02或混合气。目前较热门的施焊方法就是气保护(MAG)焊。气保护焊药芯焊丝硬面堆焊较大的特点是适用范围广且使用方便。
(2)自保护硬面堆焊药芯焊丝具有高熔敷效率、低稀释率、操作便宜等优越性。欧洲许多国家常用高合金的自保护硬面堆焊。
(3)埋弧硬面堆焊药芯焊丝主要应用于钢铁制造的轧辊和轮子的大型部件的堆焊。通常硬面堆焊所用材料成分大都是加工硬化倾向严重的材料,为此实芯焊丝的生产和供应受到限制,由于药芯堆焊修复焊丝的成分调整很方便,因此,埋弧堆焊领域就成为药芯堆焊修复焊丝的一个主要应用方面。目前,从效率方面来看,埋弧焊要优于MAG焊,许多大型部件应用的还都是埋弧堆焊。
埋弧焊接如图1.2所示,焊接过程是:焊接电弧在焊剂层下的焊丝与母材之间产生,电弧热使其周围的母材,药芯堆焊修复焊丝和焊剂熔化以致部分蒸发,金属和焊剂的蒸发气体形成一个气泡,电弧就在这个气泡内燃烧。气泡的上部被一层熔化了的焊剂一熔渣构成的外膜所包围,这层外膜以及覆盖在上面的未熔化焊剂共同对焊接起隔离空气、绝热和屏蔽光辐射的作用。药芯堆焊修复焊丝熔化的熔滴落下与已局部熔化的母材混合而构成金属熔池,部分熔渣因密度小而浮在熔池表面。随着焊丝向前移动,电弧力将熔池中的熔化金属推向熔池后方,在随后的冷却过程中,这部分熔化金属凝固成焊缝。
埋弧焊是在自动或半自动下完成焊接的,与其它焊接方法相比较,具有很多自身的优点:
(1)生产率高:埋弧焊时,药芯堆焊修复焊丝从导电嘴伸出长度短,可以提高焊接电流,一般可提高4一5倍。因此,熔透能力和药芯堆焊修复焊丝熔敷率大大提高;另一方面,由于焊剂和熔渣的隔热作用,电弧热散失少,飞溅少、故热效率高,可提高焊接速度。
(2)焊缝质量高:埋弧焊时,焊剂和熔渣能有效地防止空气侵入熔池而免受污染,还可以降低焊缝冷却速度,从而可以提高接头的力学性能;由于焊接工艺参数可以通过自动调节保持稳定,焊缝表面光洁平直,焊缝金属的化学成分和力学性能均匀而稳定;对焊工技术水平要求不高。
(3)节省焊接材料和能源:熔渣的保护作用避免了金属元素的烧损和飞溅损失;不象焊条电弧焊那样,有焊条头的损失。埋弧焊与其它表面改性方法相比,如激光表面处理技术还是有其自身的优点的。与激光表面熔敷(采用激光加热将预先涂敷在材料表面的涂层与基体表面一起熔化后迅速凝固,得到成分与涂层基本一致的熔敷层)技术相比较,在激光表面熔敷过程中,经常会产生裂纹的问题,熔敷层中的硬质相分布不均匀,而在埋弧堆焊中这方面可控制性较强,且能得到很大改善。