专利名称：外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属电弧堆焊，具体是外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法 及设备。
背景技术：
堆焊作为一项制造和修复工艺已被广泛应用，特别是耐磨材料的堆焊给企业带来巨大的 经济效益，使工作在表面磨损工况条件的零部件的寿命成倍提高。例如轧钢厂的轧辊、火车 的车轮、磨煤机的磨盘及磨辊、采掘钻探设备等等。研究表明，表面堆焊层的耐磨性能与堆 焊层中的碳化物含量有关，随着碳化物含量的增加，表面堆焊层的硬度越高，耐磨性能越好。 现有各种堆焊方法的堆焊层中的碳化物含量均受一定限制，手工电弧焊堆焊层中的碳化物含 量受焊条药皮中碳化物含量的限制，埋弧焊受焊丝成分和陶质焊药中碳化物含量的限制，自 保护焊则受药芯焊丝中形成碳化物的过渡粉装填系数的限制一般小于45%，如何提高堆焊层 中的碳化物含量是摆在堆焊工作者面前的一项难题。
中国专利93105887.2公开了一种金属表面大面积堆焊方法，其主要是将需要过渡的粉 与粘合剂混合，压制成具有一定厚度和宽度的柔性粉带，焊接时，以粉带作为硬化材料的过 渡形式，以熔化极气体保护自动电弧为热源，电极自身熔化，并与熔化的粉带和熔化的基体 金属表面层共同形成高耐磨堆焊金属层。
但是，柔性粉带中的粘合剂将可能给堆焊层带来不良影响，特别是在为防止或减小工件 变形，采用高速堆焊的条件下，粘合剂不能排出，残留在对焊层中，将影响堆焊层的性能。 对于设备来说，需要增加一套送给柔性粉带的装置，该装置的结构与送丝装置的结构类似。 归于残留在焊道两层的未融化的柔性粉带的清理比较麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种外加形成碳 化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法及设备。
本发明所提供的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法是由如下技术方 案来实现的。
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，而提供一种外加形成碳 化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法及设备。
本发明所提供的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法是由如下技术方 案来实现的。
一种外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，以自动焊电弧为热源，其特 征在于在堆焊进行过程中，将需要添加的形成碳化物的过渡粉均匀铺设于堆焊熔池前方的 被堆焊的金属板上，添加的形成碳化物的过渡粉在焊接电弧的作用下与基体金属表面层形成 高耐磨堆焊金属层。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特征在于所述的自动 焊电弧为熔化极气体保护自动电弧焊或非熔化极气体保护自动电弧焊，所述的熔化极气体保 护自动电弧焊为金属极自动电弧焊或自保护药芯焊丝自动电弧焊；所述的非熔化极气体保护 自动电弧焊为自动钩极氩弧焊。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特征在于所述的形成 碳化物的过渡粉是碳化物粉或石墨+耐磨合金元素粉；所述的耐磨合金元素粉包括铬、钼、 锰、钒、硼、硅、铌、钛合金元素中的一种或几种。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特征在于在堆焊进行 的同时，用真空吸粉器吸除残留在堆焊焊道上的未熔形成碳化物的合金粉。
本发明还提供一种用于上述方法的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方 法的设备，是包括操作架、送丝机构及设于操作架上的焊枪的熔化极气体保护自动电弧设备， 其特征在于于所述操作架上堆焊运行方向的前方设有形成碳化物的过渡粉盒，所述形成碳 化物的过渡粉盒的底部设有将形成碳化物的合金粉均运送达被焊金属表面的送粉管。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于所述形成碳 化物的过渡粉盒的底部呈漏斗形，所述送粉管设置与所述形成碳化物的过渡粉盒的漏斗形底 部连接，且于送粉管上设有控制所述形成碳化物的过渡粉流量的阀门。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于所述送粉管 的端部设置成矩形扁嘴，扁嘴的宽度为稍大于堆焊焊道的宽度，具体10-30mm，扁嘴与被焊 金属板之间的高度距离为20-40 mm。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于所述的控制
所述形成碳化物的过渡粉流量的阀门是闸板型阀门、或璇板型阀门。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于设有以真空
吸粉器，所述真空吸粉器的吸分管设置于所述操作架上，位于堆焊运行方向的后方，与送粉管的端部矩形扁嘴、堆焊焊丝成一直线。
所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于还包括焊 接电源、控制箱，所述焊接电源是逆变电源、 本发明的优点在于
本发明在堆焊进行过程中，将需要添加的形成碳化物的合金粉铺设于堆焊熔池前方的金 属板上，添加的形成碳化物的合金粉在焊接电弧的作用下与熔化电极及熔化的基体金属表面 层形成高耐磨堆焊金属层。通过控制铺设于被焊金属板上的形成碳化物粉的含量和组成元 素，可以得到所需性能的金属表面堆焊层，堆焊层中碳化物含量超过50%。
为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明 如下。
图1是实施本发明外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法的设备示意图。 图2是送粉管结构示意图。
具体实施例方式
本发明是为克服现有各种耐磨堆焊方法所获得的耐磨堆焊层中的碳化物含量受限制的 不足，而提供一种外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，本发明所提供的方 法是以自动电弧焊为热源，所述的自动电弧焊为熔化极气体保护自动电弧焊或非熔化极气体 保护自动电弧焊，所述的熔化极气体保护自动电弧焊为金属极自动电弧焊或自保护药芯焊丝 自动电弧焊；所述的非熔化极气体保护自动电弧焊为自动钨极氩弧焊。
当采用熔化极气体保护自动电弧焊时，即采用含有碳化物合金的电极(即焊丝，包括合 金焊丝和管状焊丝)自身熔化进行堆焊，为提高堆焊层中碳化物含量，在堆焊进行过程中将 形成碳化物的过渡粉从外部再添加到焊接熔池中，具体是，将需要添加的形成碳化物的过渡 粉用送粉管均匀铺设于堆焊熔池前方的被堆焊的金属板上，添加的形成碳化物的过渡粉在焊 接电弧的作用下与熔化电极及熔化的基体金属表面层形成高耐磨堆焊金属层。
所属的形成碳化物的合金过渡粉是碳化物或石墨+耐磨合金元素粉；所述的耐磨合金元 素粉包括铬、钼、锰、钒、硼、硅、铌、钛合金元素中的一种或多种。
当采用自动钨极氩弧焊时，将需要添加的形成碳化物的过渡粉用送粉管均匀铺设于堆焊 熔池前方的被堆焊的金属板上，铺设的形成碳化物的过渡粉在焊接电弧的作用下与熔化的基 体金属表面层形成高耐磨堆焊金属层。
在堆焊进行的同时，对于残留在焊缝上的形成碳化物的合金粉，用真空吸粉器吸除，以 保证熔如熔池中的碳化物含量均匀。
本发明还提供一种用于上述方法的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方 法的设备，该设备如图l所示，包括操作架l、送丝机构2及设于操作架1上的焊枪3的熔 化极气体保护自动电弧设备。为实现外加形成碳化物的过渡粉，于所述操作架l上堆焊运行 方向的前方设有形成碳化物的合金粉盒4，所述形成碳化物的合金粉盒4的底部设有将形成 碳化物的合金粉均运送达被焊金属表面的送粉管5。
所述形成碳化物的合金粉盒的底部呈漏斗形，所述送粉管5设置与所述形成碳化物的合 金粉盒的漏斗形底部连接，且于送粉管上设有控制所述形成碳化物的合金粉流量的阀门6。 所述的控制所述形成碳化物的合金粉流量的阀门是闸板型阀门、或旋板(塞)型阀门。所述 的旋板型阀门设有控制阀板转角的旋柄13，旋柄13上设有插销14，于阀体上设有定位孔12， 所述旋柄13通过插销插14设于所述阀体上的定位孔12而定位。
图2所示是送粉管结构示意图。所述送粉管的端部设置成矩形扁嘴7,扁嘴的宽度为稍 大于堆焊焊道的宽度b，具体是10-30mm，扁嘴与被焊金属板之间的高度距离h为20-40 mm。 为清除残留在焊缝上的形成碳化物的合金粉，以保证堆焊层中碳化物含量均匀，设有 一真空吸粉器8，所述真空吸粉器8的吸分管9设置于所述操作架1上，位于堆焊运行方向 的后方，与送粉管的端部矩形扁嘴、堆焊焊丝成一直线。
所述堆焊设备，还包括焊接电源IO、控制箱ll，所述焊接电源是逆变电源、
对于自动钨极氩弧焊，则在自动钨极氩弧焊的操作架上，堆焊运行方向的前方设有形成 碳化物的合金粉盒，所述形成碳化物的合金粉盒的底部设有将形成碳化物的合金粉均运送达 被焊金属表面的送粉管。位于堆焊运行方向的后方设置真空吸粉器。
权利要求
1、一种外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，以自动焊电弧为热源，其特征在于在堆焊进行过程中，将需要添加的形成碳化物的过渡粉均匀铺设于堆焊熔池前方的被堆焊的金属板上，添加的形成碳化物的过渡粉在焊接电弧的作用下与基体金属表面层形成高耐磨堆焊金属层。
2、 根据权利要求1所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特 征在于所述的自动焊电弧为熔化极气体保护自动电弧焊或非熔化极气体保护自动电弧焊， 所述的熔化极气体保护自动电弧焊为金属极自动电弧焊或自保护药芯焊丝自动电弧焊；所述 的非熔化极气体保护自动电弧焊为自动钨极氩弧焊。
3、 根据权利要求1所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特 征在于所述的形成碳化物的过渡粉是碳化物粉或石墨+耐磨合金元素粉；所述的耐磨合金 元素粉是铬、钼、锰、钒、硼、硅、铌、钛合金元素中的一种或多种。
4、 根据权利要求1所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，其特 征在于在堆焊进行的同时，用真空吸粉器吸除残留在堆焊焊道上的未熔形成碳化物的合金 粉。
5、 一种用于权利要求1所述方法的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方 法的设备，包括操作架、设于操作架上的焊枪，其特征在于于所述操作架上堆焊运行方向 的前方设有形成碳化物的过渡粉盒，所述形成碳化物的过渡粉盒的底部设有将形成碳化物的 过渡粉均匀送达被焊金属表面的送粉管。
6、 根据权利要求5所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特 征在于所述形成碳化物的合金粉盒的底部呈漏斗形，所述送粉管设置与所述形成碳化物的 合金粉盒的漏斗形底部连接，且于送粉管上设有控制所述形成碳化物的合金粉流量的阀门。
7、 根据权利要求5所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特 征在于所述送粉管的端部设置成矩形扁嘴，扁嘴的宽度为稍大于堆焊焊道的宽度，具体10-30mm，扁嘴与被焊金属板之间的高度距离为20-40 mm。
8、 根据权利要求6所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特 征在于所述的控制所述形成碳化物的合金粉流量的阀门是闸板型阀门、或旋板型阀门。
9、 根据权利要求8所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特 征在于所述的旋板型阀门设有控制阀板转角的旋柄，旋柄上设有插销，于阀体上设有定位孔，所述旋柄通过插销插设于所述阀体上的定位孔而定位。
10、根据权利要求5所述的外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊设备，其特征在于设有一真空吸粉器，所述真空吸粉器的吸分管设置于所述操作架上，位于堆焊运行 方向的后方，与送粉管的端部矩形扁嘴、堆焊焊丝成一直线。
全文摘要
本发明涉及一种堆焊方法及设备，具体是一种外加形成碳化物的过渡粉电弧熔敷耐磨材料堆焊方法，以自动焊电弧为热源，在堆焊进行过程中，将需要添加的形成碳化物的过渡粉均匀铺设于堆焊熔池前方的被堆焊的金属板上，添加的形成碳化物的过渡粉在焊接电弧的作用下与基体金属表面层形成高耐磨堆焊金属层。通过控制铺设于被焊金属板上的形成碳化物粉的含量和组成元素，可以得到所需性能的金属表面堆焊层，堆焊层中碳化物含量超过50％。
文档编号B23K9/04GK101376190SQ200710146278
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者刘振英 申请人:刘振英