[发明专利]一种双路送粉电弧混粉合金化的PTA焊接方法

说明书

本发明公开了一种双路送粉电弧混粉合金化的PTA焊接方法，包括1)设备通电；2)安装工件；3)填装材料；4)安装钨针；5)开启维弧；6)机器人编程；7)焊接编程；8)开始焊接；9)焊接结束等步骤。本发明实现双路送粉混合焊接，实现焊接时电弧混粉材料合金化，将高密度的硬质相均匀分布在焊缝金属间以此来获得高质量耐磨焊缝。

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种双路送粉电弧混粉合金化的PTA焊接方法。

背景技术

目前在多个行业都需要用到高硬度耐磨合金，例如石油钻采、煤炭运输、矿山机械等行业。在耐磨材料的应用中，首选一般密度较大的硬质合金如WC、W2C等，硬度可达1800HRC-2000HRC，熔点在3000°以上，密度大于15g/cm3，用其作为耐磨硬质相与沙石岩矿硬碰硬起到保护基体的作用，因其高硬度脆性较大，无法与基体材料结合所以一般只作为硬质相使用。为保证与基体材料结合一般会使用粘接相，根据使用环境的不同会选用耐高温高硬度的钴基和镍基或韧性好的铁基材料作为粘接相，这些粘接相材料密度都＜8g/cm³，熔点＜1500℃，相对硬质相来说较轻，熔点较低。

目前市面上都是按照需求混好设定比例的粘接相和硬质相粉末，装在瓶子中导入送粉器开始焊接，但是产生很多问题，主要原因有：

工艺上：在焊接过程中液态熔池钴基或镍基达到液相线时会融化液态熔池，此时WC、W2C是不会融化的，会以固态形式存在液态熔池中，由于比重较大的关系会沉降至熔池的底部，WC、W2C沉降后会导致焊缝根部硬度超高造成焊层脱落，另外沉降后焊缝的上半部分是没有硬质相的，此时的焊缝外表面虽然很美观但很光滑没有任何的小凸点，因硬质相太重沉下去了，焊缝起不到耐磨作用失去了设计效果。在实际操作中使用，这种混好粉末一般会使用PTA，激光熔覆和火焰喷焊3种工艺来进行堆焊，首先火焰喷焊，这种焊接工艺属于钎焊工艺，主要问题就是结合力不足，硬碰硬摩擦中会导致焊层剥落。另外火焰会使WC、W2C的受热时间过长造成C和W的分解，无法使用。其次PTA工艺，标准的PTA送粉工艺不管是2孔、4孔或6孔、12孔送粉，粉末的聚焦点都在一个位置，焊接时WC、W2C极易沉降无法控制，现在行业内一般是把焊缝做到很宽来加速熔池的凝固速度以保证硬质相不会沉降，这样下来可达性就下降了很多，例如窄焊缝就无法使用。最后激光熔覆焊是可以解决硬质相沉降的问题，但是和火焰焊的效果比较类似，因其结合力不足焊层厚度无法做厚造成剥落现象，另外激光熔覆的焊接效率太低，设备成本高，无法满足生产需求。

粉末上：市面上的粉末会按照客户的比例需求进行基体相及硬质相的混合，混合好比例后再装瓶运输发给客户使用，每一瓶的重量是5kg。在这个过程中会产生2个问题，首先混好粉的比例是5KG装的，经过焊接后金相微观放大测试检验，每一瓶在焊后比例都无法控制相同，误差在±4％内，例如需要钴基+55％WC，实际WC在钴基中的比例只有49％-51％，进口的粉末也是这个情况，相差较大对焊接电弧的要求很高，经实验在相同焊接参数的情况下，WC的比例少需要焊接参数更大。另外混好比例的粉末在运输过程中因为车辆的晃动，瓶子内的WC、W2C粉末因密度大的关系会层间至瓶子的底部，直接使用时焊缝金属内的粘接相和硬质相比例就会造成偏析即硬质相在焊缝中分布不均匀。经过实验测试，当将混好粉末的瓶放置在平面固定不动时，因为WC、W2C的密度较大，粉末的松散比也与粘接相的松散比不同，WC、W2C会随着时间的变长自己向下沉淀，造成混好的粉末中比例不一致。以上的2种情况时，粉末均无法使用，主要原因是硬质相在焊缝金属中金相分布不均匀，导致焊缝不耐磨甚至掉块影响其使用状态。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种双路送粉电弧混粉合金化的PTA焊接方法，实现双路送粉混合焊接，实现焊接时电弧混粉材料合金化，将高密度的硬质相均匀分布在焊缝金属间以此来获得高质量耐磨焊缝。

技术方案：本发明的一种双路送粉电弧混粉合金化的PTA焊接方法，包括下述步骤：