药芯焊带电渣堆焊最佳参数的确定

HEATS

 前 言

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。

1 药芯焊带的特点

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：

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B1≈3.07
为高碱度焊剂。

2 正交法确定药芯焊带电渣堆焊最佳参数

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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。

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

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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。

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其中： A——熔敷金属的区域
B——熔化的基体金属区域

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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

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

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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

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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 、

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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。

3 结论

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。

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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

（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。

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

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（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

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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。