一種堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊的製作方法
2023-05-20 21:18:26 3
專利名稱：一種堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種合金粉塊，尤其涉及一種堆焊用設定橫截面的合金粉塊。
背景技術：
工業生產和加工中，機械零件經常在異常複雜和苛刻的條件下工作，大量的機械裝 備往往因磨損、腐蝕或磨蝕而報廢。這就要求在高溫高壓、承受較大載荷以及氧化、腐 蝕等工作條件下的機械裝備表面具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗氧化等性能。堆 焊因工藝簡單、設備投資少、操作靈活、適應面廣而被廣泛用於在零件表面製備特殊性 能金屬層。
目前，人們為適應各種堆焊方法開發了各種堆焊材料。例如 中國專利CN85102440B "耐磨堆焊合金粉塊"提出了將合金粉末製備成合金塊用於 堆焊，目前應用的該專利合金粉塊的幾何形狀是尺寸為90mmX30mraX3mm、 60mmX30mm X3mm或其他尺寸的長方體(見文獻1998年第4期的《西北電力技術》，1997年第1期 的《中國甜菜糖業》)。熔敷熱源為電弧(如碳弧、等離子弧、鎢極氬弧)。該合金粉塊 合金元素的過渡係數比焊條、焊絲、焊劑等常規堆焊材料高。合金粉塊熔敷於工件上的 前提是合金粉塊覆蓋的母材必須熔化，實際上使用電弧熔敷時，由於電弧的熱能必須穿 過合金粉塊才能到達母材，合金粉塊由於是各種合金粉末的混合物(不是合金)，而每 種合金粉末往往具有較高的熔點，難以熔化，這樣就造成了母材和粉塊均難以烙化，有 時合金粉塊還沒有熔化就被電弧的等離子流力吹散了，使得堆焊金屬成型極差，施工工 藝性能不好。只有母材熔化形成熔池後，覆蓋於其上的合金粉塊通過熔池液態金屬的對 流傳熱，才會加速熔化形成堆焊金屬層。
鑑於此，隨著機械零部件使用工況的日益苛刻，如磨損、腐蝕、高溫等，開發低成 本、使用方便、性能優異、能夠高效化熔敷的堆焊用材料的願望和需求也更加迫切。 發明內容
針對現有堆焊材料的缺點和不足，本實用新型要解決的問題是提出一種堆焊用設定 橫截面的夾芯合金粉塊。
本實用新型所述堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊，由金屬芯和包裹其外的藥皮組 成，體積為3咖3 60咖3,其特徵是所述夾芯合金粉塊的形狀為橫截面是三角形、梯 形、半圓形、長方形、正方形之一的幾何體；所述夾芯合金粉塊幾何體的外層是藥皮， 其內夾有數量為1 5個的金屬芯，金屬芯對稱分布於合金粉塊橫截面的幾何中心，金 屬芯之間的間距為0 3mm,金屬芯外表面緊密連接藥皮，且金屬芯外圍藥皮的最小厚 度不小於lmm。(見圖1 圖8)
所述不夾芯合金粉塊的形狀為橫截面是三角形、梯形、半圓形之一的幾何體，見圖 9 圖11;不夾芯合金粉塊幾何體的內外層均是藥皮。
其中所述夾芯合金粉塊的形狀為橫截面優選三角形(見圖5)、梯形(見圖7和 圖8)、半圓形(見圖6)之一的幾何體。
上述堆焊用設定橫截面的合金粉塊中所述藥皮由金屬和鐵合金粉末、粘接劑、增
塑劑製成，其中，以重量比計,金屬和鐵合金粉末粘接劑增塑劑為ioo : 5 15: o 8。
上述堆焊用設定橫截面的合金粉塊中:所述金屬芯是生產焊條用的鋼芯或生產藥芯 焊絲用的鋼帶。金屬芯與藥皮的重量比值為1 : 0.3~12。
本實用新型所述堆焊用設定橫截面的合金粉塊可以採用碳弧、鎢極電弧、等離子電 弧、熔化極的焊條電弧、以及熔化極氣體保護焊電弧等電弧熔敷。夾芯合金粉塊除了電 弧熔敷外，亦可採用感應加熱熔敷。
本實用新型通過合金粉塊橫截面幾何形狀的設計，使得電弧更容易穿過難以熔化的 合金粉塊熔化母材，母材的熔化又加速了合金粉塊的熔化，解決了合金粉塊難以熔化， 易被電弧的等離子流力吹散的難題，大大提高了生產效率。
本實用新型實施具有如下明顯效果
(1) 本專利提出的兩種合金粉塊通過橫截面幾何形狀的合理設計，使得電弧熔敷 的工藝性能較專利CN85102440B的耐磨堆焊合金粉塊有顯著的改善。
(2) 本專利提出的合金粉塊可以採用焊條液壓塗粉機生產，可以利用現有的焊條 自動生產線，不用新購生產設備，並且生產效率較高。與專利CN85102440B合金粉塊只 能採用模壓工藝生產不同。
(3) 本專利的實施為堆焊提供了一種高效化的焊接材料，大大提高了堆焊的生產 效率，並且容易實現自動化，克服了耐磨焊條需要手工操作的弊端。
(4) 本專利提出的夾芯合金粉塊既可以採用感應熱源熔敷，也可以採用電弧熔敷， 而CN85102440B "耐磨堆焊合金粉塊"專利提出的合金粉塊不適於感應熔敷，電弧熔敷 時工藝性能也較差。
圖1 圖8本實用新型所述部分夾芯合金粉塊的橫截面形狀示意圖 其中圖l示長(正)方形橫截面(夾一個焊芯)
圖2示長(正)方形橫截面(夾兩個焊芯)
圖3示長(正)方形橫截面(夾一個焊帶)
圖4示長(正)方形橫截面(夾兩個焊帶)
圖5示三角形橫截面(夾一個焊芯)
圖6示半圓形橫截面(夾一個焊芯)
圖7示梯形橫截面(夾一個焊芯)
圖8示梯形橫截面(夾一個焊帶)。 圖9 圖11本實用新型所述部分不夾芯合金粉塊的橫截面形狀示意圖 其中圖9示半圓形橫截面
圖10示梯形橫截面
圖ll示三角形橫截面 圖12電弧熔敷合金粉塊方法示意圖
上述圖中l為焊芯，2為藥皮，l和2組成合金粉塊，3為欲堆焊金屬(基體)，4 為產生電弧的碳棒或鎢極。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 實施例l:奧氏體高錳鋼堆焊金屬合金粉塊，合金係為C-Mn-Si-W。 橫截面為長方形的夾芯合金粉塊，由金屬芯和包裹其外的藥皮組成；所述夾芯合金 粉塊幾何體的外層是成分為25. 2%的中碳錳鐵(含79%Mn、l. 2%C)、3. 5W的矽鐵(含459&Si、 3%Mn)、 1. 1%的石墨、3.8%的轉鐵(含70先W、 0.4%C、 1.0%Si)、餘為鐵粉的藥皮2，其 內夾有一個直徑為4.0,的金屬芯1 (H08A焊芯)，金屬芯1對稱分布於合金粉塊橫截 面的幾何中心，金屬芯1外表面緊密連接藥皮，且金屬芯1外圍藥皮的最小厚度不小於 lmm (合金粉塊橫截面形狀見圖1)。
實施例2:碳化物高鉻合金鑄鐵堆焊金屬夾芯合金粉塊，合金係為C-Cr-Si-B-V。 橫截面為等邊三角形的夾芯合金粉塊，由金屬芯和包裹其外的藥皮組成；所述夾芯 合金粉塊幾何體的外層是成分為48. 0%的高碳鉻鐵(含65%0、 7%C、 3%Si)、 2. 3%的釩 鐵(含50%V、 0. 5%Si、 0. 2%C)、 28. 0%的硼鐵(含10%B、 0. 01%C)、 3. 8%的矽鐵(含45%Si、 3%Mn)、餘為鐵粉的藥皮2，其內夾有一個直徑為2.5mm的金屬芯l (H08A焊芯)，金屬 芯1對稱分布於合金粉塊橫截面的幾何中心，金屬芯1外表面緊密連接藥皮，且金屬芯 1外圍藥皮的最小厚度不小於lmm (合金粉塊橫截面形狀見圖5)。
權利要求1.一種堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊，由金屬芯(1)和包裹其外的藥皮(2)組成，體積為3cm3～60cm3，其特徵是所述夾芯合金粉塊的形狀為橫截面是三角形、梯形、半圓形、長方形、正方形之一的幾何體；所述夾芯合金粉塊幾何體的外層是藥皮(2)，其內夾有數量為1～5個的金屬芯(1)，金屬芯對稱分布於合金粉塊橫截面的幾何中心，金屬芯之間的間距為0～3mm，金屬芯外表面緊密連接藥皮，且金屬芯外圍藥皮的最小厚度不小於1mm。
2. 如權利要求1所述堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊，其特徵是所述夾芯合金 粉塊的形狀為橫截面是三角形、梯形、半圓形之一的幾何體。
3. 如權利要求1所述堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊，其特徵是所述金屬芯是 生產焊條用的鋼芯或生產藥芯焊絲用的鋼帶。
專利摘要本實用新型公開了一種堆焊用設定橫截面的夾芯合金粉塊，由金屬芯和包裹其外的藥皮組成，所述夾芯合金粉塊的形狀為橫截面是三角形、梯形、半圓形、長方形、正方形之一的幾何體；所述夾芯合金粉塊幾何體的外層是藥皮，其內夾有數量為1～5個的金屬芯，金屬芯對稱分布於合金粉塊橫截面的幾何中心，金屬芯之間的間距為0～3mm，金屬芯外表面緊密連接藥皮，且金屬芯外圍藥皮的最小厚度不小於1mm。本實用新型為堆焊提供了一種高效化的焊接材料，大大提高了堆焊的生產效率，並且容易實現自動化，克服了耐磨焊條需要手工操作的弊端。
文檔編號B23K35/02GK201175805SQ200720021748
公開日2009年1月7日 申請日期2007年5月23日 優先權日2007年5月23日
發明者孫俊生 申請人:山東大學