本發明涉及堆焊領域，尤其涉及一種在不銹鋼基體表面堆焊耐磨耐腐蝕層的方法。

　　背景技術：

　　奧氏體不銹鋼材料由于其優異的耐腐蝕性能應用極為廣泛，包括各種結構件如軸、軸套、閥門與法蘭。同時奧氏體不銹鋼由于其本身的特性，強度、硬度偏低，當存在金屬間摩擦或磨粒磨損時，耐磨性能非常差，導致使用壽命偏短。目前通常的做法是堆焊一層鈷基或鎳基的硬面層。

　　但是，堆焊鈷基時，焊層中由于不銹鋼中鎳元素的熔入，硬度會發生明顯下降，有效焊層必須達到3mm以上(包含加工余量時必須達到5mm左右)才能滿足硬度要求，同時鈷基材料非常昂貴，整個成本非常高；堆焊鎳基時，一方面鎳基材料同樣偏貴，更重要的是鎳基硬面層堆焊時非常容易開裂，必須在350℃～500℃的預熱溫度下進行堆焊，施工條件非常惡劣，且對于不規則的堆焊表面，成功率非常低。

　　技術實現要素：

　　發明目的：針對現有技術的不足與缺陷，本發明提供一種在不銹鋼基體表面堆焊耐磨耐腐蝕層的方法，具有操作簡單、成本低的特點。

　　技術方案：本發明的一種在不銹鋼基體表面堆焊耐磨耐腐蝕層的方法，其特征在于：包括下述步驟：

　　(1)行走機構采用十字滑架，十字滑架由十字滑架豎直梁與十字滑架水平梁組成，并在十字滑架豎直梁底部設置焊槍，焊槍在焊接時保持不動，通過旋轉平臺帶動工件旋轉；每焊完成一圈360度后，十字滑架按照設定的距離步進，進行不停弧連續焊接；

　　(2)焊接的不銹鋼基體放置在旋轉平臺上方，并在不銹鋼基體上方放置堆焊層；其中不銹鋼基體為奧氏體不銹鋼合金，合金成分中含有16％～22％的cr元素與8％～12％的ni元素；其中堆焊層為cw1460焊絲，焊絲焊態下硬度hrc為57～62；

　　(3)焊接時工件不預熱，直接采用脈沖焊進行焊接，焊接電流峰值為230a～270a/基值130a～170a，焊接電壓為12v～14v，焊接速度為240mm/min～300mm/min，步進距離為2.8mm～3.2mm，送絲速度為1700mm/min～2500mm/min，熱絲電流為40a～90a；

　　(4)焊接后，熔化的焊絲嵌入不銹鋼基體與其結為一體結構，對焊層進行檢測，焊層厚度為1.5mm～3.5mm，焊縫合金成分中含有11％～13.5％的cr元素與1％～4％的ni元素，焊縫硬度hrc為35～50，即完成耐磨耐腐蝕層的堆焊。

　　其中，所述的步驟(1)中焊槍的焊接電源為福尼斯tt5000用于維持焊接過程中的焊接電弧，福尼斯tt2200用于提供焊接過程中的熱絲能量。

　　其中，所述的步驟(2)中cw1460焊絲含有0.45％～0.55％的c元素、1％以下的mn元素、2.5％～3.5％的si元素、0.5％以下的ni元素、9％～10％的cr元素，其余為fe元素。

　　其中，所述的步驟(2)中焊接前采用電動百葉片進行待焊區域的清理。

　　其中，所述的步驟(2)中工件放置在旋轉平臺上時，通過橡膠榔頭敲擊工件，調整其中心位置與旋轉平臺中心位置重合即可。

　　有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點：本發明焊絲成分中ni、co等價值較高的元素含量很低或沒有，所以材料成本偏低；有效焊層可以低至0.5mm，仍然能夠保持足夠的耐腐蝕耐磨損性能，進一步降低制造成本；通過焊接工藝參數的調整，焊層硬度可以在hrc35～50范圍內變化，可以滿足耐磨工況下硬度搭配的個性化需求；施工條件要求低，工件較小時不需預熱，工件較大或堆焊位置不規則時，僅需預熱至100℃～150℃，節約施工成本的同時確保較好的施工條件。

　　附圖說明

　　圖1為本發明的結構示意圖；

　　圖2為本發明的堆焊層與不銹鋼基體的結構示意圖；

　　圖3為本發明的熔化的焊絲與不銹鋼基體的結構示意圖；

　　圖中1為十字滑架豎直梁、2為十字滑架水平梁、3為焊槍、4為堆焊層、5為不銹鋼基體、6為旋轉平臺、7為熔化的焊絲。

　　具體實施方式

　　下面結合附圖及具體實施方式對本發明的技術方案做進一步的描述。

　　本發明的一種在不銹鋼基體表面堆焊耐磨耐腐蝕層的方法，包括下述步驟：

　　(1)行走機構采用十字滑架，十字滑架由十字滑架豎直梁1與十字滑架水平梁2組成，并在十字滑架豎直梁1底部設置焊槍3，焊槍3在焊接時保持不動，通過旋轉平臺6帶動工件旋轉；每焊完成一圈360度后，十字滑架按照設定的距離步進，進行不停弧連續焊接；焊槍3的焊接電源為福尼斯tt5000用于維持焊接過程中的焊接電弧，福尼斯tt2200用于提供焊接過程中的熱絲能量；

　　(2)焊接的不銹鋼基體5放置在旋轉平臺6上方，并在不銹鋼基體5上方放置堆焊層4；其中不銹鋼基體5為奧氏體不銹鋼合金，合金成分中含有16％～22％的cr元素與8％～12％的ni元素；其中堆焊層4為cw1460焊絲，焊絲焊態下硬度hrc為57～62；cw1460焊絲含有0.45％～0.55％的c元素、1％以下的mn元素、2.5％～3.5％的si元素、0.5％以下的ni元素、9％～10％的cr元素，其余為fe元素；焊接前采用電動百葉片進行待焊區域的清理；工件放置在旋轉平臺6上時，通過橡膠榔頭敲擊工件，調整其中心位置與旋轉平臺6中心位置重合即可

　　(3)焊接時工件不預熱，直接采用脈沖焊進行焊接，焊接電流峰值為230a～270a/基值130a～170a，焊接電壓為12v～14v，焊接速度為240mm/min～300mm/min，步進距離為2.8mm～3.2mm，送絲速度為1700mm/min～2500mm/min，熱絲電流為40a～90a；

　　(4)焊接后，熔化的焊絲7嵌入不銹鋼基體5與其結為一體結構，對焊層進行檢測，焊層厚度為1.5mm～3.5mm，焊縫合金成分中含有11％～13.5％的cr元素與1％～4％的ni元素，焊縫硬度hrc為35～50，即完成耐磨耐腐蝕層的堆焊。

　　實施例1：304材料管子模擬件堆焊2mm厚度cw1460：

　　母材為304鍛造管件，外徑為192mm，壁厚20mm，高度70mm。其中c元素含量≤0.08％、mn元素含量為2％、p元素含量≤0.045％、s元素含量≤0.03％、si元素含量≤1％、cr元素含量為18％～20％、ni元素含量為8％～11％。

　　完成堆焊后，采用游標卡尺檢測焊后外徑尺寸，與焊前外徑尺寸對比，得出焊層厚度2mm左右；采用specx便攜式成分檢測設備檢測焊縫合金成分為cr：13％、ni：3％、fe：余量，采用便攜式里氏硬度計檢測焊縫hrc硬度為40～42。

　　實施例2：304材料管子模擬件堆焊3mm厚度cw1460：

　　母材為304鍛造管件，外徑為192mm，壁厚20mm，高度70mm。其中c元素含量≤0.08％、mn元素含量為2％、p元素含量≤0.045％、s元素含量≤0.03％、si元素含量≤1％、cr元素含量為18％～20％、ni元素含量為8％～11％。

　　完成堆焊后，采用游標卡尺檢測焊后外徑尺寸，與焊前外徑尺寸對比，得出焊層厚度3mm左右；采用specx便攜式成分檢測設備檢測焊縫合金成分為cr：11.5％、ni：1.5％、fe：余量，采用便攜式里氏硬度計檢測焊縫hrc硬度為46～48。

　　實施例3：316l材料軸套堆焊2.5mm厚度cw1460：

　　母材為316l鍛造軸套，自由端外徑為75mm，壁厚6.5mm，法蘭端外徑為120mm，法蘭高度20mm，工件總高度100mm。其中c元素含量≤0.03％、mn元素含量為2％、p元素含量≤0.045％、s元素含量≤0.03％、si元素含量≤1％、cr元素含量為16％～18％、ni元素含量為11％～14％、mo元素含量為2％～3％。

　　完成堆焊后，采用游標卡尺檢測焊后外徑尺寸，與焊前外徑尺寸對比，得出焊層厚度2.5mm左右；采用specx便攜式成分檢測設備檢測焊縫合金成分為cr：11.6％、ni：2.4％、mo：0.5％、fe：余量，采用便攜式里氏硬度計檢測焊縫hrc硬度為43～45。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開了一種在不銹鋼基體表面堆焊耐磨耐腐蝕層的方法，(1)行走機構采用十字滑架，在十字滑架豎直梁底部設置焊槍，通過旋轉平臺帶動工件旋轉；十字滑架按照設定的距離步進，進行不停弧連續焊接；(2)焊接的不銹鋼基體放置在旋轉平臺上方，并在不銹鋼基體上方放置堆焊層；(3)焊接時工件不預熱，直接采用脈沖焊進行焊接；(4)焊接后，熔化的焊絲嵌入不銹鋼基體與其結為一體結構，對焊層進行檢測，完成耐磨耐腐蝕層的堆焊。本發明具有操作簡單、成本低的特點。

　　技術研發人員：石少堅;孫騫;楊修榮;李香琪

　　受保護的技術使用者：福尼斯（南京）表面工程技術有限公司

　　技術研發日：2019.05.09

　　技術公布日：2019.08.13