专利名称：在钢基体上氩弧堆焊过程中防止碳化钨分解和沉底的方法
技术领域：
本发明属于表面工程领域，具体涉及一种在氩弧堆焊过程中获得增强碳 化钩颗粒不分解、不沉底的堆焊层的方法。
背景技术：
碳化钨具有硬度高，耐磨性好，与铁、镍、钴基合金润湿性好等优点， 被广泛应用于矿山、冶金、建筑等行业零部件的高耐磨堆焊层中，作为耐磨 增强颗粒。目前，广泛采用的是管状碳化钨堆焊焊条迸行堆焊，在堆焊过程 中，电弧和熔池的热作用造成碳化钨颗粒分解的问题十分严重。碳化钨颗粒
分解会造成其有效尺寸减小、高硬度丧失的问题，并降低了堆焊层的耐磨性； 而分解出的碳和钨进入熔池，会增大堆焊层金属淬透性，使堆焊层金属硬度 增加，并有二次碳化物析出，容易在堆焊层金属中形成裂纹。为解决堆焊碳 化钨的分解问题，国内外学者和工程技术人员进行了大量研究，采取了多种 工艺措施，如采用绝热剂对碳化钨颗粒进行包覆等，取得了一定的效果，但 都未能从根本上解决问题。工程界普遍认为，碳化钨颗粒在堆悍过程中的分 解是很难避免的，其分解程度取决于碳化钨颗粒的粒度、种类及堆焊热源。
另外，由于碳化钨的密度远高于熔池金属，堆焊时碳化锊颗粒沉底也是 一个很严重的问题易造成其在整个堆焊层中分布不均匀，降低了堆焊层整 体耐磨性，并容易在熔合区诱发裂纹。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有碳化钨堆焊技术中存在的碳化钩颗粒易分 解和易沉底问题，提供一种在钢基体上氩弧堆焊过程中防止碳化钩分解和沉 底的方法。本发明包括以下步骤
步骤一、采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂 到工件的待堆焊表面；
步骤二、将碳化钨颗粒送入熔池中不被电弧灼烧加热的部分。
有益效果本发明在钢基体上喷涂自熔性合金粉末，通过自熔性合金粉 末合金元素的作用，有效降低了堆焊熔池的温度，可有效防止碳化钩颗粒的
分解；将碳化钨颗粒送入熔池中即将结晶的部分，避免了电弧对碳化钨颗粒 的加热作用，同时也降低了熔池对碳化钨颗粒的热作用，可有效防止碳化钨 颗粒分解；碳化钨颗粒进入熔池后，熔池很快结晶，碳化钨颗粒在熔池中停 留时间极短，可有效避免碳化钨颗粒沉底；通过本发明的方法，可制备出熔 池中无析出碳化物的碳化钨堆焊层，碳化钨颗粒在堆焊层中分布均匀、无裂 纹、堆焊层韧性和耐磨性较好。
图1是实现高耐磨耐冲击碳化钨复合板堆焊方法的装置示意图；图2是 实现钢齿牙轮钻头堆焊方法的装置示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式由以下步骤组成
步骤一、采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂 到工件的待堆焊表面；
步骤二、将碳化钨颗粒送入熔池中不被电弧灼烧加热的部分。
本实施方式的方法主要应用于氩弧堆焊领域，公开号为CN101220475 的发明专利公开了一种制造表层复合材料的方法，在制造过程中可以采用本 实施方式所述的方法为基体表面喷涂一层合金粉末，并将碳化物颗粒送入到 熔池尾部，能够有效防止碳化钨颗粒的分解和沉底。
具体实施方式
二参见图1，本实施方式是将具体实施方式
一所述的方 法应用在高耐磨耐冲击碳化钨复合板堆焊方法中的实施例
步骤一、以Q235钢作为基体2，对其待堆焊表面进行除油、除水处理；
步骤二、对基体2的待堆焊表面进行喷砂处理，喷砂用砂为16~40目棕 刚玉砂，喷砂压力0.4 0.8MPa;
步骤三、将基体2固定在工作台1上，工作台1与水平面呈10。~20。角， 采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂到基体2的 待堆焊表面，获得喷涂层3，喷涂层3的厚度为0.1 1.0mm;
步骤四、自重送料装置6和氩弧悍枪4安装在导轨上，导轨和工作台l 平面平行，调整好氩弧焊枪4的角度，使氩弧枪4的轴线与工作台1表面的 法线方向呈15~45°角，将氩弧焊枪4调整到钢基体2的一端，并调节氩弧焊 枪4的高度，使其达到引燃电弧8的条件；
步骤五、向氩弧焊枪4中通入氩气，通入氩气的流速为15 20L/min、压 力为0.4MPa，然后接通氩弧电源5引燃电弧8，焊接电流为50-70A的直流 电；
步骤六、将氩弧焊枪4在导轨上沿钢基体2的表面移动，移动速度为 4~6mm/s,使钢基体2的表面上形成拖尾状的熔池10;
步骤七、自重送料装置6和氩弧焊枪4同步移动，以直径为0.1 1.0mm 的碳化钨颗粒作为增强颗粒7，通过自重送料装置6将碳化钨颗粒送入熔池 10中不被电弧8灼烧加热的部分，送料速度为280 320mg/s，当电弧8离开 熔池10后，熔池10逐渐凝固，将碳化钨颗粒固定在钢基体2中，形成堆焊 道9;
步骤八、当氩弧焊枪4从基体2的一端移动到另一端形成一条堆焊道9 后，重复步骤四至步骤七直至基体2的全部表面都被堆焊道9覆盖，相邻堆 焊道9之间的搭接量为40% 50%。
焊接电源5的用途是为熔化钢基体2形成所需熔池10的形状而提供热 源，可选用普通的氩弧焊机即可，熔池10的形状可通过设备上的参数调节旋 钮调节控制；氩弧焊枪4通过连接焊接电源5可熔化钢基体2上的喷涂层3 和钢基体2的表层并形成熔池10，同时通过自重送料装置6向熔池10中注 射碳化钨颗粒增强材料;氩弧焊枪4和自重送料装置6可沿着导轨同步移动； 自重送料装置6的用途是输送碳化钨颗粒增强材料，具有控制送料量和控制 颗粒速度的功能。
具体实施方式
三参见图2，本实施方式为将具体实施方式
一所述的方 法应用在钢齿牙轮钻头堆焊方法中的实施例
步骤一、对钢齿牙轮12的待堆焊表面进行除油、除水处理；
步骤二、对钢齿牙轮12的待堆焊表面进行喷砂处理，喷砂用砂为16~40 目棕刚玉砂，喷砂压力0.4 0.8MPa;
步骤三、将钢齿牙轮12固定在转台11上，转台11的转动轴和水平面呈 10°~20°角；采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂 到钢齿牙轮12的待堆焊钢齿表面，获得喷涂层3，喷涂层3厚度为O.l-l.Omm;
步骤四、自重送料装置6和氩弧焊枪4安装在二维导轨上，导轨平面和 转台11的轴线平行，旋转转台11，使第一个钢齿的待堆焊表面处于平行于 导轨平面的平面内；移动氩弧焊枪4，使氩弧焊枪4处于待堆焊钢齿上方； 调整好氩弧焊枪4的角度，使氩弧焊枪4的轴线与导轨表面的法线方向呈 15°~45°角；将氩弧焊枪4调整到钢齿待堆焊部位的一端，并调节氩弧焊枪4 的高度，使其达到引燃电弧的条件；
步骤五、向氩弧焊枪4中通入氩气，通入氩气的流速为15~20L/min、压 力为0.4MPa，然后接通氩弧电源5引燃电弧8，焊接电流为直流，50-70A;
步骤六、将氩弧焊枪4沿钢齿待堆焊部位的表面移动，移动速度为 4 6mm/s，使钢齿待堆焊部位的表面上形成拖尾状的熔池10;
步骤七、自重送料装置6和氩弧焊枪4同步移动，以直径为O.l-l.Omm 的碳化钨颗粒作为增强颗粒7，通过自重送料装置6将碳化钨颗粒送入熔池 10中不被电弧8灼烧加热的部分，送料速度为280~320mg/s，当电弧8离开 熔池10后，熔池10逐渐凝固，将碳化钨颗粒固定在钢齿待堆焊部位的表面 上，形成堆焊道9;
步骤八、当氩弧焊枪4从钢齿待堆焊部位的一端移动到另一端形成一条 堆焊道后，重复步骤五至步骤七直至钢齿待堆焊部位全部被堆焊道覆盖，相 邻堆焊道之间的搭接量为40%~50%;
步骤九、当一个钢齿待堆焊部位堆焊完毕，重复步骤四至步骤八，直至 全部待堆焊钢齿堆焊完毕。
权利要求
1.在钢基体上氩弧堆焊过程中防止碳化钨分解和沉底的方法，其特征在于它包括以下步骤步骤一、采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂到工件的待堆焊表面；步骤二、将碳化钨颗粒送入熔池中不被电弧灼烧加热的部分。
全文摘要
在钢基体上氩弧堆焊过程中防止碳化钨分解和沉底的方法，它涉及一种在氩弧堆焊过程中获得增强碳化钨颗粒不分解、不沉底的堆焊层的方法，以解决现有碳化钨堆焊技术中存在的碳化钨颗粒易分解和易沉底问题。采用氧-乙炔火焰喷涂法将镍铬硼硅自熔性合金粉末均匀地喷涂到工件的待堆焊表面；将碳化钨颗粒送入熔池中不被电弧灼烧加热的部分。本发明可有效防止碳化钨颗粒的分解，避免了电弧对碳化钨颗粒的加热作用，降低了熔池对碳化钨颗粒的热作用，可防止碳化钨分解；碳化钨颗粒在熔池中停留时间短，可避免碳化钨颗粒沉底；通过本发明的方法可制备出熔池中无析出碳化物的碳化钨堆焊层，碳化钨颗粒在堆焊层中分布均匀、无裂纹、堆焊层韧性和耐磨性较好。
文档编号B23K9/04GK101367149SQ200810137218
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者刘爱国, 郭面焕 申请人:哈尔滨工业大学