[發明專利]一種開爐鉆頭堆焊高硬度耐磨層的方法

有效

• 申請號: 202110581790.7
• 申請日: 2021-05-23
• 公開（公告）號: CN113210817B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 羅沛穎;尹文清;羅俊容;姚國亮;孫騫
• 申請（專利權）人: 桂林市中銳特機械制造有限責任公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K35/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種開爐鉆頭堆焊高硬度耐磨層的方法，其特征在于：包括下述步驟：

1)粘結相的選擇：采用高溫鈷基作為耐高溫的粘結相，粘結相包括如下質量百分比的各組分：C 2.6-3.0，Cr 30-33，Si 1.0-2，W 14-17，Fe＜3，Mo 3-5，Ni 3.5-4.0，Mn 0.7-1.2，Co余量，合金硬度大于55HRC，在800攝氏度的高溫環境下還具有耐磨作用；

2)硬質相的選擇：采用硬度1800HRC的WC作為磨粒磨損的硬質相，硬質相包括如下質量百分比的各組分：W 95-96，LC 3.8-4.1；硬質相與粘結相的質量比為1:1；

3)焊接前的準備：將鉆頭(1)安裝在雙軸協同變位機上；采用80目-150目的篩網對粘結相、硬質相的粉末進行篩選；篩選后的粘結相、硬質相分別裝入送粉器的不同的送粉桶中，并通過不同的防靜電送粉管道將粘結相、硬質相輸送至焊槍的等離子噴嘴；

安裝等離子噴嘴與鎢針，等離子噴嘴采用2.5mm中心氣孔徑，等離子噴嘴一側設有3個下粉管用于粘結相的噴出，3個下粉管與水平面夾角角度為45°；等離子噴嘴另一側設有2個下粉管用于硬質相的噴出，2個下粉管與水平面夾角角度為66°；

4)編輯焊接程序：將焊槍的等離子噴嘴調試至鉆頭(1)的鉆齒(2)的頂部待焊位置表面15mm-19mm處設置起弧及收弧點，起弧點位于鉆頭(1)的中心，收弧點位于鉆頭(1)的外圓，由內向外依次進行堆焊焊接；鉆頭(1)分4個鉆齒(2)分段進行堆焊，每個鉆齒(2)在其金屬基臺(3)的頂部依次堆焊第一焊道(8)、第二焊道(9)與第三焊道(10)；

5)設置焊接參數：設置送粉參數、焊接電流及時間參數、行走參數、送氣參數；送粉參數中粘結相的送粉量5g/min、氣流量2.5L/min，硬質相的送粉量5g/min、氣流量3.5L/min；焊接電流參數中起弧等離子電流50A、起弧電流30A、起弧等離子電流維持時間0.01s、起弧電流維持時間1.5s、起弧電流至焊接電流時間2s、焊接電流80A、焊接電流至收弧電流的時間5s、收弧電流5A、收弧電流維持時間1s，等離子收弧電流10A、等離子收弧電流的維持時間1s；送氣參數中起弧等離子氣2L/min、維弧等離子氣1L/min、焊接等離子氣0.7L/min、收弧等離子氣0.3L/min、起弧保護氣的提前送氣時間5s、收弧保護氣的滯后送氣時間5s；行走參數中焊接速度90mm/min、擺動寬度0.3mm、擺動頻率0.5hz；

6)焊接過程執行：調整保護氣流量為10L/min，調整等離子氣為3bar，送粉氣為3bar，使用機器人示教器進行堆焊焊接，等離子噴嘴的3個粘結相下粉管將粘結相粉末送至焊接電弧的中心處融化形成焊縫液態熔池，機器人往前端運動時，等離子噴嘴的2個硬質相下粉管將硬質相粉末送至液態金屬表面，在撒至焊縫液態熔池表面后0.3s凝固，形成一種新的材料鈷基碳化鎢；鈷基碳化鎢包括如下質量百分比的各組分：C 3.2-3.6，Cr 25-28，Si 0.8-1.8，W 14-17，Fe 6-7，Mo 3-5，Ni 3.5-4.0，Mn≤0.8，WC 49-51％，Co余量；其合金硬度大于55HRC，在1000攝氏度的高溫環境下還具有耐磨作用；

每個鉆齒(2)在其金屬基臺(3)的頂部依次堆焊第一焊道(8)、第二焊道(9)與第三焊道(10)組成耐磨層(4)；第一焊道(8)與第二焊道(9)左右并排設置并覆蓋金屬基臺(3)頂部；第一焊道(8)與第二焊道(9)上方設置第三焊道(10)，第三焊道(10)覆蓋第一焊道(8)與第二焊道(9)的頂部中心位置；第一焊道(8)、第二焊道(9)與第三焊道(10)呈階梯狀弧形結構設置，第一焊道(8)、第二焊道(9)與第三焊道(10)分別由若干個焊接熔池鱗片依次疊加組成；

在機器人走完焊接程序后自動停止焊接并執行焊接控制系統的收弧程序完成收弧的焊接；關閉主電弧，開啟維護狀態；完成焊接操作。

2.根據權利要求1所述的開爐鉆頭堆焊高硬度耐磨層的方法，其特征在于：所述的鉆頭(1)為中空結構，鉆頭(1)頂部設有4個鉆齒(2)，鉆頭(1)頂部開設有頂部通孔(7)；4個所述鉆齒(2)呈十字形設置，鉆齒(2)之間設有凹形結構的排渣口(5)，鉆齒(2)包括金屬基臺(3)并在金屬基臺(3)頂部設有耐磨層(4)；所述排渣口(5)開設或者不開設側部通孔(6)；所述側部通孔(6)與頂部通孔(7)連通。