如何在灰铸铁基体上以MIG焊堆焊镍基合金

    (1)工况  及堆焊层要求  以w(C)=3.66%，通径尺寸76.2~508mm灰铸铁阀体密封面上堆焊镍基合金为例。密封面结构如图11-52所示，系处于圆柱面上的环形弧面，基体经一次粗加工后在其密封面上以MIG焊堆焊一层耐磨、耐蚀材料。堆焊过程中要求焊嘴与密封面在焊点处始终保持垂直，焊道中心点始终位于最低点，以保证熔滴不流淌。要求以单道焊完成整个堆焊过程，焊缝外观平整，堆宽不低于基体面宽度的80%，堆厚5~6mm，无气孔、裂纹等缺陷。

    图11-52    阀体密封面结构示意图

   (2)堆焊试验  经试验，以Φ1. 2mm镍基焊丝进行MIG堆焊，可以满足工况要求。

   1)焊丝化学成分见表11-96。专门设计的密封面五轴联动自动堆焊系统的结构如图11-53所示，有上下、左右、前后、焊枪摆动和夹具回转五个自由度，并可实行微机精确控制。

    表11-96    镍基焊丝化学成分（质量分数，%）

    图11-53    密封面五轴联动自动堆焊系统的机械结构

   2)工艺设计：①鉴于密封面是一个分布在圆柱面上的空间曲面如图11-54所示，两侧直线段与水平位置有最大45°的倾斜，为使熔池不至于流淌出加工面，必须保证焊件随焊点移动，并以孔的圆心轴为基准作同步转动，使焊缝中心始终处于水平位置最低点上，从而使每一条焊缝都在接近水平位置焊接，这一切均可由五轴联动机构顺利实现；②密封面宽约12.7mm，而一道焊宽在直线行程下仅4~5mm，为使焊宽达到8~10mm，应控制焊枪摆幅在±5°；③从工艺要求，最理想焊枪的枪头与枪把夹角应为90°，但直角焊枪导丝困难，最终使用的是接近80°夹角的焊枪。不同焊枪对焊接角度的影响如图11-55所示。

    图11-54    密封面空间益面的平面映射示意图

    （图中箭头方向为焊接方向）

    图11-55    不同焊枪对焊接角度的影响示意图

   a)45°焊枪b）80°焊枪

   (3)产品焊接  ①焊前准备：对检验合格的密封面凸台以w(NaNO3)=45%溶液进行除锈处理，然后置于250℃加热炉中烘干并预热处理10min后备用；②焊接参数：经不同参数组合的正交试验后，确定的最佳参数见表11-97；③焊后将尚未降温的阀体卸下，置于250℃加热炉中作15min消应力退火处理，然后空冷至室温即可。

    表11-97    阀体密封面MIG焊堆爆镍基合金的焊接参数

   (4)结果评定  按上述工艺堆焊的密封面尺寸保持在宽8～10mm，层厚5~6mm，精加工后减为3mm，表面粗糙度Ra0.6μm；RT和UT检验均无气孔、裂纹等缺陷；水压试验密封性合格率在80%以上；表明上述堆焊工艺是可行的，可应用于产品焊接。

（作者稿费要求：需要高清无水印文章的读者3元每篇，请联系客服，谢谢！在线客服：）