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1、钴基合金耐磨层堆焊工艺攻关随着企业的发展,产品质量不断提升.公司生产的金属硬密封阀门的密封层 要求有较高硬度值，同时应具备良好的抗擦伤、耐腐蚀、耐冲击性能。为了满足 产品要求，公司对密封层合金及堆焊工艺进行了优化。（一）焊接材料STELLITE6合金属于CoCr-W-C硬质合金系列，该合金系列基体为面心立 方结构的CoCr合金固溶体，由于有相当数量的富铬碳化物（M2C3型）析出， 故有良好的金属-金属耐摩擦及耐磨料磨损性能。合金硬度随W、C含量的增加而 升高。该类合金的强度和硬度可保持到800C以上，具有良好的耐高温、抗氧化、 耐腐蚀及气蚀性能。该合金系列中,STELLITE6是使用最广泛的一
2、种,C、W含量适 中，韧性较好，符合AWS/SFA 5.13 ECOCR-A标准。表1 STELLITE6合金化学成分（质量分数）（%）CCrFeMnMoNiSiWCo0.71。425325O 02.00。53o 02.03o 06。 0余熔敷金属硬度常温下为3844HRC。主要用于高温、耐磨及耐腐蚀的工况条 件下，并且要求保持良好性能的场合。例如发动机气门、高温高压阀门、涡轮机 叶片等。所以STELLITE6是一种理想的堆焊材料。（二）焊接方法 尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点。为了获得预想的表面堆焊成 分,必须尽量减少母材向焊缝的熔入量，即降低稀释率。表2 公司常用堆焊方法的主要特
3、点堆焊方法广田护计+ 古盘炜刎*和稀释率熔敷率应用形式填充材料类型小八/ （%）（Kg/h）手工电弧焊手动焊条15250o 452.7钨极氩弧焊半自动焊棒10200.453.6熔化极气体保护焊半自动焊丝15252.311。3比较表2 中几种焊接方法后,钨极氩弧焊是最合适的堆焊方法，稀释率较低， 熔敷率较高.虽然熔化极气体保护焊熔敷率最高，可以提升工作效率,但是 STELLITE6 类型的焊丝价格较贵，且途径主要依靠进口,增加了成本。（三）预热堆焊工艺钻基合金焊丝，堆焊后硬度达到3844HRC，韧性很差，由于母材和堆焊层 膨胀系数不一样，在焊后、热处理及使用过程用,堆焊层产生过大的热应力和组 织
4、应力，从而使堆焊层开裂甚至剥离。所以焊接前必须预热，根据工件的大小和 母材种类，一般预热温度在300600C之间。但是在实际操作之中，工人工作 环境恶劣，难以用一个较好心态完成堆焊工作，导致质量不能保证，机械加工后 表面PT检查仍有较多数量的不合格缺陷。加上将工件整体升温，使制造成本升 高。不预热或者较低温度预热的情况下堆焊 STELLITE6 成为了本次工艺攻关重点 项目。（四）不预热堆焊工艺 根据公司产品特性，结合焊接工艺评定要求，确定了工艺方案及攻关试块。图 1 不预热工艺攻关试块为500mmX200mm，厚度30mm，在试块上分别加工2mm、4mm、6mm、8mm四种不同 深度的堆焊凹
5、槽,加工凹槽后经过100%PT检测合格，确保堆焊基面质量。为了 减少试板堆焊后的变形量，控制焊接残余应力，堆焊前在试板堆焊的背面点焊上 了防变形工艺筋板。表 3 不预热堆焊工艺主要参数及试验结果序 号堆焊 厚度预热 温度电流其它 工艺 措施执八、处理PT检测情 况表面硬 度值 (HRC)加工 1mm后 硬度值 (HRC)12mm23C230260A焊后 立即 石棉 覆盖 保温 缓无无缺陷46.048。447。347。324mm23C230260A少量 线性缺陷47。549.446.447。136mm20C230260A大量 线性缺陷46。747。746。947.248mm25C230260A大
6、量 线性缺陷44。144。247。046.2表3数据显示，即使在没有预热的情况下，当堆焊层数为1层时，表面PT探 伤检测情况优秀,硬度值也满足公司产品使用要求，但是堆焊层超过 1 层时，表 面 PT 探伤检测存在一定数量的线性缺陷，不符合质量要求。由于公司光谱仪设 备不能检测钴基合金的化学成分，无法得知堆焊层金属的化学成分，但是基层母 材金属为不锈钢，堆焊层肯定也具备耐腐性能。(五) 攻关结论对于采用钨极氩弧焊不预热堆焊STELLITE6合金(只能堆焊1层，约2mm厚) 是可行的。但是必须说明的是，试块的热循环与工件的热循环是存在着较大差异 的，特别是对于冷裂纹倾向较大的堆焊金属，试块的结论不能代表工件的堆焊的 结果，还需要在工件实际堆焊的过程中摸索经验。对于刚性较差的工件，还要考虑焊接变形引起的加工余量不足的情况。湖北洪城通用机械有限公司 工艺处2018年06月18日
