[发明专利]工件耐磨层大面积硬质合金堆焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆焊工艺，具体是一种工件大面积耐磨层一大面积钴基硬质合金堆焊方法。

背景技术

硬质合金堆焊广泛应用于高温高压阀门密封面，高压泵的轴套筒和内套筒内表面以及化纤设备的斩刀刃口等部位的堆焊。这些堆焊工件规整，堆焊面尺寸小，一般采用在热处理炉中整体加热到预定温度200-500℃后，取出进行保温堆焊，当温度稍有下降，继续将工件放入热处理炉，加热到预定温度取出后重新堆焊，这样来回反复直至完成堆焊作业，最后进行炉中整体消应力热处理600-700℃。

钴基硬质合金(Stillite6，ECoCr-A)以钴(Co)为基本成分，加入铬(Cr)、钨(W)、碳(碳)等元素形成合金。这类合金具有堆焊金属中最好的综合性能：很高的红硬性、抗磨料磨损、抗腐蚀、抗冲击、抗热疲劳、抗氧化、抗金属-金属间磨损等优良性能，因而在受冲击、高温、腐蚀、磨料磨损的工件上得到了较为广泛的应用。但是，这类合金由于含有较高的合金和碳化物形成元素，合金组织为硬脆相，塑性差(延伸率小于5％)，具有极强的冷脆性和热裂倾向，堆焊过程中极容易出现焊接冷裂纹、热裂纹和表面龟裂现象。所以表面钴基硬质合金层的堆焊焊接需要考虑防止产生冷裂纹、热裂纹、气孔和焊渣等等工艺缺陷，同时保证堆焊面层的Co、Cr、W、C等主要合金元素的含量，保证堆焊层性能等问题，特别是要解决好如下问题：(1)预热和保温；(2)焊接过程焊件温度梯度控制；(3)加热和焊接过程的加热和焊接不连续问题；(4)过渡层和面层的焊接质量控制；(5)焊后热处理控制；(6)硬质合金堆焊面层缺陷的返修等。而现有堆焊工艺方法无法很好的解决上述问题，尤其是要在工件尺寸大，工件形体不规则的工件表面进行大面积多层钴基硬质合金层的堆焊时更难以很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种工件耐磨层大面积硬质合金堆焊方法。

本发明包括如下步骤：

1)加工堆焊工件钢基层：堆焊工件基层采用两瓣拼焊，每瓣采用压制成型；

2)过渡层堆焊：过渡层采用含钼的奥氏不锈钢过渡焊条进行堆焊；

3)消应力热处理：对堆焊工件钢基层和过渡层进行消除应力处理，消除钢基层成型、焊接和过渡层焊接应力；

4)待焊表面的清理和检查：打磨清理待堆焊过渡层表面的氧化皮、表面杂物及污物；

5)施焊工艺圈：采用与待堆焊工件基层钢具有可焊性的材料，按工件大小端的规格分别制作宽度与工作大小端尺寸相适应的工装圈，并将工装圈采用断焊分别焊到待堆焊工件基层钢两端，即工件大口基层和小口法兰；

6)包覆加热器：采用履带加热器将工件(包括工件边缘和法兰边缘)整体包覆；

7)预热和保温：将工件加热到300℃±20℃范围，然后保温30-40min后进行堆焊；

8)堆焊硬质合金层；

9)焊后热处理：硬质合金层堆焊结束后，将堆焊工件加热进行焊后消应力热处理。

上述步骤1)中，工件大口小口椭圆度应控制在2mm以内。

上述步骤2)中，堆焊前焊条应严格烘干，堆焊层不得有气孔、夹渣和收弧裂纹等缺陷；堆焊表面凹凸度不得大于1mm，堆焊层至少两层，每层厚度大约为1.5-2.5mm之间

上述步骤3)中，消除应力处理的热处理温度/保温时间为620±10℃/1.5h，加热和冷却速度150℃/h。

上述步骤6)中，采用履带加热器将工件整体包覆后，可在工件两边对称方向均匀布置几组热电偶进行测温，保持工件加热的均匀性；同时，用保温棉将履带包覆以减少加热过程中的热量损失。

上述步骤8)中，采用手工焊条电弧焊进行堆焊，堆焊前应对焊条进行烘干，焊接电流130-150A，电压：21-28V；采用多层多道焊技术，层和道之间的起弧点与起弧点，起弧点与收弧点、收弧点与收弧点之间应错开100mm，收弧点应填满或引出焊件，或焊接间断后再次起弧应在收弧点前10mm处再次起弧，并保证将原收弧点熔化。采用直焊道，焊接摆动幅度不超过焊条的2倍直径。

上述步骤9)中，堆焊结束后，将工件按80℃/h的速度，立即加热到600℃进行2h焊后热处理，然后按80℃/h降温到200℃后关断电源，随炉冷却。

步骤9)后，为进一步保护堆焊质量，还可以增加如下步骤：

10)表面检查：采用着色法对硬质合金表面层进行着色检查，无裂纹为合格；