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药芯焊带电渣堆焊最佳参数的确定

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发表于 2010-9-12 15:09:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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+ o' t, Y0 G5 g7 X, e

 前 言

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药芯带极埋弧堆焊技术已应用于连铸机导辊,挤压机挤压辊及大口径电站阀门的表面强化。该技术的最大特点是可以通过调整带芯中的合金种类、含量、配比,使难以轧拔的高硬度、高耐磨性的涂敷材料制成连续带状焊材,实现自动堆焊[1]。但是,药芯焊带埋弧堆焊工艺的温度高,贵稀金属烧损严重。而采用药芯焊带电渣堆焊熔敷技术,可以提高熔敷效率和合金利用率,降低稀释率,比埋弧堆焊更具有科学的先进性,技术的合理性。

5 n( R* Y! Q! o

1 药芯焊带的特点

! u+ s9 J/ G* n& N

无缝药芯焊带是由金属皮内裹所需要的各种合金经加工而成,与实心焊带相比,具有如下特点:无缝药芯焊带芯部各种成份的合金呈金属粉粒状,粉粒与粉粒之间,粉粒与外裹金属皮之间属机械结合;可以实现难以轧制成实芯焊带的合金成份;通常无缝药芯焊带厚度≥1.0 mm,实芯焊带厚度≤0.5 mm相同截面积的药芯焊带同实心焊带相比,在电渣堆焊过程中,受热面积小;药芯焊带的截面尺寸特点是中部厚度大于两侧厚度,而中部金属皮的厚度
却小于两侧金属皮的厚度。
在带极电渣堆焊中焊剂是至关重要的。电渣堆焊用焊剂在保证良好脱渣性的同时,必须具有良好的导电性[2]。
根据文献的介绍,结合药芯焊带的特点,经过试验研制了药芯焊带电渣堆焊用陶质焊剂H06。焊剂的碱度(B1)采用国际焊接学会推荐的焊剂碱度计算公式确定:

& T" p& U9 k5 Y2 B5 h8 k+ X

1

1 C, [' L) ^% X* v C0 A# G

B1≈3.07
为高碱度焊剂。

$ y! O9 x& T) f% \4 L! a s

2 正交法确定药芯焊带电渣堆焊最佳参数

, Y. e1 k7 i. [0 B+ J8 U* ~

试验条件如下:
堆焊电源:林肯DC -- 1000平特性电源 , 反极性接法。
试板材质:Q235钢,其尺寸为240 mm×80 mm×16 mm。
电压采集:X-Y函数记录仪,工作量程 X 50 mv Y 10 V。
焊 带:B3 、DF型药芯焊带(20 mm×1.0 mm)。
焊 剂:H06型陶质焊剂。
在工艺参数的确定上,主要采用了逼近法进行试验,对于最佳工艺参数的确定,采用了正交法进行实验。对电渣堆焊过程稳定性的影响除了药芯焊带及焊剂外,主要有堆焊电压、堆焊电流、堆焊速度以及焊剂的厚度等因素。因此,按照正交法选用堆焊参数,见表1。

4 Y* B8 \3 H+ e8 M) t9 L

表1 正交实验选用的堆焊参数
Table1 Surfacing parametet of orthogonal means experimentation

9 [$ T( Y1 }6 N: f% j6 J" }

1

& ]3 b8 Y; z0 F* W$ X3 d

这是一个3因素3水平+1因素2水平的正交实验,因而选用正交表。药芯焊带电渣堆焊参数应考虑三个方面:1)不能产生短路;2)不产生明显的电弧;3)具有低的稀释率。并以这三个方面作为电渣堆焊是否稳定的评定指标,当出现短路现象和明显的电弧,都说明这个规范不是稳定的电渣过程,这两个现象都可以通过X-Y函数记录仪记录电压波形来检测。若出现短路或产生明显电弧评定为“0”分,反之评定为“1”分,对于稀释率,若高于20%评为“0”分,反之评为“1”分,稀释率用金相横截面来测量。

9 v/ ^: h" P" M. t2 k

1

4 E, D0 X& p7 T! B. n) d

其中: A——熔敷金属的区域
B——熔化的基体金属区域

/ Q1 p% w' f, V

表2 无缝药芯焊带电渣堆焊规范正交实验表
Table2 The electroslag surfacing criterion orthogonal means experimentation tabulation about seamless cored strip

8 L9 A4 B+ W. A# f. S

1

$ ]+ {$ C# V; g; K" ~9 k

为了整体的评价药芯焊带电渣堆焊的稳定性,把三个指标的得分相加得到综合总分,表3列出了药芯焊带电渣堆焊各个规范参数的综

X; M3 Y) w' E9 q

表3 药芯焊带电渣堆焊各规范参数综合评分情况
Table3 Synthetical instance about the surfacing criterion parameter

6 A0 z! G- ^' }; b

1

5 p2 G3 j$ k: K/ t7 U

合指标评分。表3中的K1 、K2、K3表示表2中各参数列中凡是对应正交表中的1、2、3位置的综合得分相加,K1 、K2、K3是用K1 、

. `) c( i- u( D$ d) z- A( S

K2、K3除以6,即它们表示不同规范参数三个规范水平对应的综合得分平均分。
结果分析采用直观分析法。由图1可知本试验中药芯焊带电渣堆焊的最佳参数为:堆焊电压29 V,堆焊电流600 A,堆焊速度150 mm/min。

. i3 m% Z' C' E+ Q5 w5 H) V

3 结论

4 H0 h: e5 C) Y' ^/ w7 d7 q

1、通过正交试验得出了本试验中药芯焊带电渣堆焊的最佳参数为:堆焊电压29 V,堆焊电流600 A,堆焊速度150 mm/min;
2、与埋弧堆焊相比,无缝药芯焊带电渣堆焊的特点是:
(1)稀释率低 埋弧堆焊的稀释率一般在30%以上,采用无缝药芯焊带电渣堆焊可以把稀释率稳定地控制在20%以下。

6 J* ^1 Y' S* K, H* f' m* A

1

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图1各规范参数与综合评分关系分析
Fig.1 The connecion analysis about criterion parameter and synthetical instance

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(2)电压波形平稳 埋弧堆焊时,短路与电弧现象都以很高的密度产生,电渣堆焊时,电压波形很平稳。
(3)电弧弧光很少 无缝药芯焊带埋弧堆焊焊剂层下是以电弧为主,而药芯焊带电渣堆焊时,其渣池是裸露的,通过焊接防护镜片很少看到电弧产生的弧光,见图2。

* t% J* V3 |( c$ U' O* I

1

! N, U$ P) D% T0 E

图2 药芯焊带电渣堆焊过程照片
Fig.2 A photograph about the seamless cored strip electroslag surfacing process

- Q' f% O, F _0 u1 C

(4)合金过渡系数高 药芯焊带埋弧堆焊时,Cr的合金过渡系数为70%。采用无缝药芯焊带电渣堆焊时,Cr的合金过渡系数可达90%以上。
(5) 熔敷效率高 熔敷速度可达30 Kg/h。

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4 应用

( E( M9 M! a2 e$ E3 y7 o

本工艺已成功地应用于大口径电站阀门,混凝土泵刮板等产品的制造与修复上,效果良好。

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