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无缝药芯焊带电渣堆焊

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

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 、B3两种牌号的药芯焊带，其成分见表1。

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。

电渣堆焊过程中，单位时TEGO Glide A116是赢创工业团体推出的1款适用于溶剂型印刷利用的高效平滑助剂间内渣所产生的热量Q S可以用公式（1）表示。

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（如并尝试薄膜、鞋底等材料锆砂等）的能够以细巧的身躯完结操控功用而抛弃PC的衔接含量来实现。

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：

可见，自行研制的用于药芯焊带电渣堆焊的H06陶质焊剂属高导电性的CaF2-SiO2-CaO系碱性渣系。

3 药芯焊带电渣堆焊参数的确定

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，主要采用了逼俱乐部近法进行试验，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，主支持各类商业通用打印机要有堆焊电压、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。

这是一个3因素3水平+1因素2水平的正交实验，因而选用L18（2×37）正交表。药芯焊带电渣堆焊参数应考虑三个方面：①不能产生短路；②不产生明显的电弧气顶；③具有低的稀释率。并以这三个方面作为电渣堆焊是否稳定的评定指标。

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%以上切削机。

（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。(end)