摘要: 通过试验,实现了无缝药芯焊带的电渣堆焊过程,研制出适于无缝药芯焊带电渣堆焊的H06型陶质焊剂,并采用正交法确定了最佳参数。
关键词: 无缝药芯焊带 电渣堆焊 正交法
ELECTROSLAG SURFACING WITH SEAMLESS CORED STRIP
Harbin Research Institute of Welding Liu Jianwei, Li Jiayu, Zhao Chunyan Liang Songbo Abstract Through a great deal of experiments the steady electroslag surfacing process with seamless cored strip is realized. An earthen flux suited for electroslag surfacing with seamless cored strip is developed, and the optimum variables are obtained with orthogonal means.
Key words: seamless cored strip, electroslag surfacing, orthogonal means
前 言
药芯带极埋弧堆焊技术已应用于连铸机导辊，挤压机挤压辊及大口径电站阀门的表面强化。该技术的最大特点是可以通过调整带芯中的合金种类、含量、配比，使难以轧拔的高硬度、高耐磨性的涂敷材料制成连续带状焊材，实现自动堆焊。但是，药芯焊带埋弧堆焊工艺的温度高，贵稀金属烧损严重。而采用药芯焊带电渣堆焊熔敷技术，可以提高熔敷效率和合金利用率，降低稀释率，比埋弧堆焊更具有科学的先进性，技术的合理性。
1 药芯焊带的选择
无缝药芯焊带是由金属皮内裹所需要的各种合金经加工而成，与实心焊带相比，具有如下特点：
（1）无缝药芯焊带芯部各种成分的合金呈金属粉粒状，粉粒与粉粒之间，粉粒与外裹金属皮之间属机械结合。
（2）可以实现难以轧制成实心焊带的合金成分。
（3）通常无缝药芯焊带厚度≥1.0 mm，实心焊带厚度≤0.5 mm，相同截面积的药芯焊带同实心焊带相比，在电渣堆焊过程中,受热面积小。
（4）药芯焊带的截面尺寸特点是中部厚度大于两侧厚度，而中部金属皮的厚度却小于两侧金属皮的厚度。
本试验选用了DF 、B3两种牌号的药芯焊带。
2 焊剂成分的确定
在带极电渣堆焊中焊剂是至关重要的。电渣堆焊用焊剂在保证良好脱渣性的同时，必须具有良好的导电性，这要靠加入大量的氟化物（主要是CaF2或NaF）或半导电性的TiO2和FeO来实现，而氟化物是优先考虑的。
从公式（1）可以看出，渣产生的热与渣的导电率成反比。因此，增加氟化物的含量会使导电率增大，使产热量减少。
另外，焊剂中增加CaF2的含量，会使渣的粘度降低，增加Al2O３的含量会使渣的粘度增大，增加大量的Ti2，则会减弱渣的流动性。增加氟化物含量，会使熔敷率和熔深减小。若用100% CaF2做焊剂，实际上会造成不熔合，即稀释率为零。
针对药芯焊带在电渣堆焊过程中易形成电弧的特点，为避免电弧的产生，应选用CaF2含量较高的焊剂。针对药芯焊带中芯部合金熔点不均匀的特点，尤其是其中含有一些高熔点的组分，要求焊剂具有较高的熔化温度和沸点，同时造成稀释率和熔深的增加。所以，对此要适度控制，可以通过调节加入焊剂中高熔点组分（如锆砂等）的含量来实现。
根据文献的介绍，结合药芯焊带的特点，经过试验确定了药芯焊带电渣堆焊用陶质焊剂H06成分，见表2。焊剂的碱度（B１）采用国际焊接学会推荐的焊剂碱度计算公式确定：
试验条件如下：
堆焊用电源：林肯DC-1 000平特性电源，反极性接法。
试板材质：Q235钢，其尺寸为240 mm×80 mm×16 mm。
电压采集：X-Y函数记录仪，工作量程 X 50 mV, Y 10 V。
焊 带：B３、DF型药芯焊带（20 mm×1.0 mm）。
焊 剂：H06型陶质焊剂。
在工艺参数的确定上，主要采用了逼近法进行试验，对于最佳工艺参数的确定，采用了正交法进行实验。对电渣堆焊过程稳定性的影响除了药芯焊带及焊剂外，主要有堆焊电压、堆焊电流、堆焊速度以及焊剂的厚度等因素。因此,按照正交法选用堆焊参数见表3。
结果分析采用直观分析法。由试验可知，本药芯焊带电渣堆焊的最佳参数为：堆焊电压29 V，堆焊电流600 A，堆焊速度150 mm/min。
4 无缝药芯焊带电渣堆焊的特点
通过试验可以得出，与埋弧堆焊相比，无缝药芯焊带电渣堆焊的特点是：
（1）稀释率低 埋弧堆焊的稀释率一般在30%以上，采用无缝药芯焊带电渣堆焊可以把稀释率稳定地控制在20%以下。
（2）电压波形平稳 埋弧堆焊时，短路与电弧现象都以很高的密度产生，而药芯焊带电渣堆焊时，电压波形很平稳。
（3）电弧弧光很少 无缝药芯焊带埋弧堆焊焊剂层下是以电弧为主，而药芯焊带电渣堆焊时，其渣池是裸露的，通过焊接防护镜片很少看到电弧产生的弧光。
（4）合金过渡系数高 药芯焊带埋弧堆焊时，Cr的合金过渡系数为70%。采用无缝药芯焊带电渣堆焊时，Cr的合金过渡系数可达90%以上。
（5）熔敷效率高 熔敷速度可达30 kg/h。
5 应 用
本工艺已成功地应用于大口径电站阀门,混凝土泵刮板等产品的制造与修复上,效果良好。
