通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法

摘要

一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法，先对基体和焊丝进行清洁，后在基体表面进行首层巴氏合金堆焊，参数为:焊接电流40A‑60A，焊接速度600‑900mm/min，气体流量8‑20L/min，焊接电压10‑15V，电弧长度3‑5mm；对首层巴氏合金堆焊层表面清洁；再在首层巴氏合金堆焊层之上进行第二层堆焊，参数为：焊接电流100‑200A，焊接速度420‑600mm/min，气体流量8‑20L/min，焊接电压10‑15V，电弧长度3‑5mm。本发明通过首层巴氏合金与基体间形成的界面层，控制Fe元素向巴氏合金内的扩散，界面层与基体间和巴氏合金堆焊层与基体间都有良好的结合性能，制造效率高，成本低。

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种堆焊方法，尤其涉及一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法。

背景技术

巴氏合金作为一种常用的耐磨材料，在船用柴油机零部件等装备中具有广泛的应用。由于在以钢或铸铁为基体的材料表面制备巴氏合金层的过程中，基体材料中的Fe元素会向巴氏合金层中扩散，从而影响巴氏合金层质量。因此，在巴氏合金层制备工艺中需要通过一些手段和方法来解决和克服这一问题。公开号为CN201310042583.X的发明专利，公开了一种轴瓦喷涂巴氏合金的工艺，该专利提高了巴氏合金层与工件的结合强度，该专利要求喷涂前去应力、粗加工、脱氢处理、精加工、搪锡、喷涂和炉内融合等诸多步骤，通过搪锡层来防止Fe向巴氏合金层中的扩散。然而该专利的工艺生产周期较长，生产效率较低，且维护成本高。为了提高巴氏合金层的生产效率，缩短生产周期，降低维护成本，需要寻找新的巴氏合金层制造方案以解决现有问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法。

本发明的方法操作简单，过程容易控制；通过首层巴氏合金与基体间形成的界面层，控制Fe元素向巴氏合金内的扩散，界面层与基体间有良好的结合性能，从而保证巴氏合金堆焊层与基体间有良好的结合性能；生产成本低，提高了生产效率，节能环保。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法，包括以下步骤：

步骤一：对基体工件的待焊表面和巴氏合金焊丝表面用砂纸或千叶片进行打磨，去除表面的锈渍，并用丙酮进行清洗，去除表面的油污；

步骤二：在清洁后的待焊基体工件表面进行首层巴氏合金堆焊，焊接工艺参数为:焊接电流40A-60A，焊接速度600-900mm/min，气体流量8-20L/min，焊接电压10-15V，电弧长度3-5mm；

步骤三：对首层巴氏合金堆焊层表面清洁，去除氧化膜；

步骤四：在首层巴氏合金堆焊层之上进行第二层堆焊，焊接工艺参数为：焊接电流100-200A，焊接速度420-600mm/min，气体流量8-20L/min，焊接电压10-15V，电弧长度3-5mm；堆焊结束后清洁堆焊层表面，去除氧化膜。

进一步优选，所述基体工件材料为铸铁或碳钢。

进一步优选，所述的巴氏合金焊丝为锡基或铅基巴氏合金焊丝。

进一步优选，所述堆焊采用的保护气体为氩气。

进一步优选，所述堆焊方法选自钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊中的一种。

由于在本发明中首层巴氏合金的堆焊工艺参数下，首层巴氏合金与基体中的Fe元素会形成一层界面层，该界面层由FeSn、FeSn

本发明的一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法的有益效果主要有：通过首层巴氏合金与基体间形成的界面层，控制Fe元素向巴氏合金内的扩散，界面层与基体间有良好的结合性能，从而保证巴氏合金堆焊层与基体间有良好的结合性能；避免了传统的巴氏合金层制造工艺中搪锡等复杂工序，提升了制造效率，节省了制造成本。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法制造的巴氏合金层与基体结合处横截面扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。

实施例1

一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法，包括以下步骤：

步骤1、选择长×宽×厚度为500mm×180mm×50mm的Q235B低碳钢钢板作为基体工件，其成分如表1所示；采用Φ4mm的盘状ZChSnSb11-6锡基巴氏合金焊丝作为焊接材料，其成分如表2所示，焊前对基体工件的待焊表面和巴氏合金焊丝表面采用砂纸或千叶片进行打磨，去除表面的锈渍，并用丙酮进行清洗，去除表面的油污；

步骤2、采用钨极氩弧焊的方法在基体工件上进行巴氏合金堆焊，选择纯氩气为保护气体，进行首层巴氏合金层堆焊，设置焊接工艺参数为：焊接电流为55A，焊接速度为＝900mm/min，气体流量为15L/min，焊接电压为15V，电弧长度为4mm；

步骤3、对首层巴氏合金堆焊层表面清洁，去除氧化膜；

步骤4、在首层巴氏合金堆焊层之上进行二层堆焊，焊接工艺参数为：焊接电流15A，焊接速度为600mm/min，气体流量为15L/min，焊接电压为15V，电弧长度为4mm；堆焊结束后清洁堆焊层表面，去除氧化膜。

经检测，本实施例所得巴氏合金堆焊层与基体结合强度为134MPa，所得巴氏合金层成形良好，无裂纹，气孔，质量良好，如附图1所示。

实施例2

一种通过界面层抑制Fe元素扩散的巴氏合金堆焊层制造方法，包括以下步骤：

步骤1、选择长×宽×厚度为500mm×180mm×50mm的Q235B低碳钢作为基体工件，其成分如表1所示；采用Φ4mm的盘状ZChSnSb11-6锡基巴氏合金焊丝作为焊接材料，其成分如表2所示，焊前对基体工件的待焊表面和巴氏合金焊丝表面用砂纸或千叶片进行打磨，去除表面的锈渍，并用丙酮进行清洗，去除表面的油污；

步骤2、采用熔化极惰性气体保护焊在基体工件上进行巴氏合金堆焊，选择纯氩气为保护气体，进行首层巴氏合金层堆焊，设置焊接工艺参数为焊接电流为50A，焊接速度为720mm/min，气体流量为18L/min，焊接电压为10V，电弧长度为3mm；

步骤3、对首层巴氏合金堆焊层表面清洁，去除氧化膜。

步骤4、在首层巴氏合金堆焊层之上进行二层堆焊，焊接工艺参数为：焊接电流为15A，焊接速度为480mm/min，气体流量为18L/min，焊接电压为10V，电弧长度为3mm；堆焊结束后清洁堆焊层表面，去除氧化膜。

经检测，本实施例所得巴氏合金堆焊层与基体结合强度为127MPa，所得巴氏合金层成形良好，无裂纹，气孔，质量良好。

表1低碳钢成分表

表2巴氏合金焊材成分表

上述实施例仅是为了说明本发明的具体实施方式，而非用于限制本发明。任何在发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。