表面堆焊技术surface bead welding technique

将特定性能的材料熔敷到零件表面，恢复零件的标准尺寸并提高其耐磨、耐热或耐腐蚀性能的零件修复工艺。它是焊接技术的一个分支。在冶金、矿山、农业、石油、交通运输等部门的机械制造和修复中，获得广泛的应用。
表面堆焊的零件，因基体和表面有不同性能而获得良好的综合技术性能，既能充分利用基体材料的潜力，又显著地提高零件使用寿命，减少贵重合金的消耗。堆焊修复的内燃机气门的费用仅是新气门的30%，而使用寿命却比新气门提高1倍。
20世纪70～80年代以来，堆焊合金已有数十种，堆焊焊条已形成系列产品，合金粉末、合金焊丝、新型堆焊焊条等正在迅速发展； 各种电弧焊方法在堆焊工作中得到采用。此外，带极堆焊、管状焊丝堆焊、双丝等离子堆焊和高频堆焊等高效堆焊技术也在研究应用中。在农机修理业中，手工电弧堆焊，氧—乙炔焰堆焊，埋弧堆焊，二氧化碳(CO₂)保护堆焊，粉末等离子堆焊，氧—乙炔焰粉末喷焊，高频感应堆焊等表面堆焊技术，已得到比较普遍的应用。
手工电弧堆焊 农机维修的主要堆焊工艺。使用实芯焊条或管状焊芯焊条，可获得几乎所有的堆焊合金成分。堆焊修复的零件有中碳钢制造的各种轴类，履带拖拉机的行走系零件，如履带板、驱动轮、齿轮等件。焊条有结422、结506、堆212、堆256等多种规格，可适应不同性能要求。缺点是生产效率低，焊层中合金成分稀释率高，不易获得薄而均匀的堆焊层。但应用的设备简单(交、直流电焊机)，成本低。
氧—乙炔焰堆焊 用氧炔焰焊枪熔化金属丝材，在零件表面形成焊层。氧—乙炔温度较低(3050～3 100℃)，火焰功率和性质可以调节，焊层合金稀释率较小(1～10%)，能够得到1毫米以下的均匀薄层。方法简便、成本低。修复的主要零件是内燃机气门、凸轮轴、犁铲等。堆焊材料一般利用废气门或轴承外环锻成的焊条，也可采用专用焊丝。丝101属高铬铸铁，含铬25～31%，焊层硬度高耐磨性好。在500℃以下能保持较高的硬度，耐腐蚀，抗氧化，但抗裂性能差，焊前需预热500℃。
埋弧堆焊 在熔剂层保护下的电弧自动堆焊（图）。主要用于修复拖拉机中的轴和轮类零件，如曲轴、履带拖拉机的支重轮、后轴、引导轮等。堆焊采用平硬外特性的直流电源，正极接焊丝，零件与负极相连并作回转运动，焊丝作纵向运动。焊剂堆撒在焊丝端部周围。焊丝和零件表面间的电弧热量使周 埋弧堆焊工作原理示意图围的焊剂熔化，焊剂蒸汽将熔化的焊剂排开，形成封闭的空间，电弧与空气隔绝并在此空间燃烧。焊丝熔滴落下，与零件表面熔化的金属混合成熔池，并随电弧前移而冷却凝固，形成堆焊层。浮在熔池表面的熔渣随零件逐渐冷却成渣壳脱落。由于零件的转动及焊丝的纵向移动而得到螺旋形平整的堆焊层。常用焊丝为45、70弹簧钢丝，30铬锰硅低合金钢丝，H08锰钢丝。常用焊剂为高锰高硅低氟型焊剂431。
埋弧堆焊的电弧热损失小，生产率较高。电弧光被遮蔽而劳动条件好。焊层的合金成分稳定，其机械性能较均匀。埋弧堆焊的优点是焊剂中合金成分可扩散进入焊层，因此在焊剂中增加石墨、锰等元素可提高堆焊层耐磨性。
二氧化碳保护堆焊 用CO₂作保护气体的电弧自动堆焊。CO₂气体把电弧及熔化金属与周围的空气隔离，防止空气与熔化金属发生作用，获得优质的堆焊点。
CO₂保护堆焊常采用的是直径0.8～1.0毫米的H08锰2硅A、H30铬锰硅焊丝。具有电弧功率小，零件受热小，内应力及变形小的特点。主要用于修复内燃机曲轴，传动系及行走系的轴类零件，特别适于堆焊小直径轴类零件。此外，还可以焊补铸铁壳体的裂纹。堆焊修复的曲轴再软氮化处理，不但有较高的耐磨性，而且有较高的疲劳强度。
粉末等离子堆焊 用等离子弧焊枪熔化合金粉末进行堆焊的工艺。等离子弧温度很高(约30000K)，能熔化高熔点材料，提高堆焊速度。熔深可以调节。采用各种成分的合金粉末可以得到耐磨、耐热、耐腐蚀各种性能的焊层。焊层主要用于发动机气门，犁铧和花键轴的修复。堆焊材料是镍基或铁基合金粉末。
氧—乙炔焰粉末喷焊 用特制的氧炔焰粉末喷焊枪，将自熔性合金粉末熔敷在零件表面上，得到耐磨、耐热、耐腐蚀及其它特殊需要的焊层。设备简单、灵活；焊层厚度均匀，加工余量小；基体受热变形小；熔深浅，冲淡率低，化学稳定性好。可多次重复喷焊，堆焊层厚度可以控制。是应用比较广泛的修复工艺。多用于气门、齿轮、犁铧、中耕铲、拖拉机及农机具各种轴类的修复。
高频感应堆焊 利用高频感应加热将合金粉末熔敷在零件表面上。用不同性能的合金粉末可得到耐磨、耐热、耐腐蚀等性能的堆焊层。高频感应堆焊熔深浅、冲淡率低，零件受热变形小，生产效率高，适用于气门、犁铧等件的大批量修复生产。堆焊材料可根据修复对象的不同，选用不同品种的合金粉末。