鈷基合金耐磨層堆焊工藝攻關(guān)

鈷基合金耐磨層堆焊工藝攻關(guān)隨著企業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升.公司生產(chǎn)的金屬硬密封閥門的密封層要求有較高硬度值，同時應(yīng)具備良好的抗擦傷、耐腐蝕、耐沖擊性能。為了滿足產(chǎn)品要求，公司對密封層合金及堆焊工藝進(jìn)行了優(yōu)化。（一）焊接材料STELLITE6合金屬于Co—Cr-W-C硬質(zhì)合金系列，該合金系列基體為面心立方結(jié)構(gòu)的Co—Cr合金固溶體，由于有相當(dāng)數(shù)量的富鉻碳化物（M2C3型）析出，故有良好的金屬-金屬耐摩擦及耐磨料磨損性能。合金硬度隨W、C含量的增加而升高。該類合金的強(qiáng)度和硬度可保持到800°C以上，具有良好的耐高溫、抗氧化、耐腐蝕及氣蝕性能。該合金系列中,STELLITE6是使用最廣泛的一種,C、W含量適中，韌性較好，符合AWS/SFA5.13ECOCR-A標(biāo)準(zhǔn)。表1STELLITE6合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CCrFeMnMoNiSiWCo0.7?1。425?32<5O0<2.0<0。5<3o0<2.03o0?6。0余熔敷金屬硬度常溫下為38?44HRC。主要用于高溫、耐磨及耐腐蝕的工況條件下，并且要求保持良好性能的場合。例如發(fā)動機(jī)氣門、高溫高壓閥門、渦輪機(jī)葉片等。所以STELLITE6是一種理想的堆焊材料。（二）焊接方法盡量降低稀釋率是安排堆焊工藝的重要出發(fā)點(diǎn)。為了獲得預(yù)想的表面堆焊成分,必須盡量減少母材向焊縫的熔入量，即降低稀釋率。表2公司常用堆焊方法的主要特點(diǎn)堆焊方法廣田護(hù)計(jì) +古盤煒刎*和 稀釋率 熔敷率應(yīng)用形式 填充材料類型 小八 /—（%） （Kg/h）手工電弧焊手動 焊條 15?25 0o45?2.7鎢極氬弧焊半自動 焊棒 10?20 0.45~3.6熔化極氣體保護(hù)焊半自動 焊絲 15~25 2.3?11。3比較表2中幾種焊接方法后,鎢極氬弧焊是最合適的堆焊方法，稀釋率較低，熔敷率較高.雖然熔化極氣體保護(hù)焊熔敷率最高，可以提升工作效率,但是STELLITE6類型的焊絲價(jià)格較貴，且途徑主要依靠進(jìn)口,增加了成本。（三）預(yù)熱堆焊工藝鉆基合金焊絲，堆焊后硬度達(dá)到38?44HRC，韌性很差，由于母材和堆焊層膨脹系數(shù)不一樣，在焊后、熱處理及使用過程用,堆焊層產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，從而使堆焊層開裂甚至剝離。所以焊接前必須預(yù)熱，根據(jù)工件的大小和母材種類，一般預(yù)熱溫度在300?600°C之間。但是在實(shí)際操作之中，工人工作環(huán)境惡劣，難以用一個較好心態(tài)完成堆焊工作，導(dǎo)致質(zhì)量不能保證，機(jī)械加工后表面PT檢查仍有較多數(shù)量的不合格缺陷。加上將工件整體升溫，使制造成本升高。不預(yù)熱或者較低溫度預(yù)熱的情況下堆焊STELLITE6成為了本次工藝攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目。（四）不預(yù)熱堆焊工藝根據(jù)公司產(chǎn)品特性，結(jié)合焊接工藝評定要求，確定了工藝方案及攻關(guān)試塊。圖1不預(yù)熱工藝攻關(guān)試塊為500mmX200mm，厚度30mm，在試塊上分別加工2mm、4mm、6mm、8mm四種不同深度的堆焊凹槽,加工凹槽后經(jīng)過100%PT檢測合格，確保堆焊基面質(zhì)量。為了減少試板堆焊后的變形量，控制焊接殘余應(yīng)力，堆焊前在試板堆焊的背面點(diǎn)焊上了防變形工藝筋板。表3不預(yù)熱堆焊工藝主要參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果序號堆焊厚度預(yù)熱溫度電流其它工藝措施執(zhí)八、、處理PT檢測情況表面硬度值(HRC)加工1mm后硬度值(HRC)12mm23°C230?260A焊后立即石棉覆蓋保溫緩無無缺陷46.048。447。347。324mm23°C230?260A少量線性缺陷47。549.446.447。136mm20C230~260A大量線性缺陷46。 747。 746。947.248mm25C230?260A大量線性缺陷44。144。247。046.2表3數(shù)據(jù)顯示，即使在沒有預(yù)熱的情況下，當(dāng)堆焊層數(shù)為1層時，表面PT探傷檢測情況優(yōu)秀,硬度值也滿足公司產(chǎn)品使用要求，但是堆焊層超過1層時，表面PT探傷檢測存在一定數(shù)量的線性缺陷，不符合質(zhì)量要求。由于公司光譜儀設(shè)備不能檢測鈷基合金的化學(xué)成分，無法得知堆焊層金屬的化學(xué)成分，但是基層母材金屬為不銹鋼，堆焊層肯定也具備耐腐性能。攻關(guān)結(jié)論對于采用鎢極氬弧焊不預(yù)熱堆焊STELLITE6合金(只能堆焊1層，約2mm厚)是可行的。但是必須說明的是，試塊的熱循環(huán)與工件的熱循環(huán)是存在著較大差異的，特別是對于冷裂紋傾向較大的堆焊金屬，