[其他]用于熔敷耐磨表層材料的焊接設備及其方法和其上具有焊道的基底

無效

• 申請號: 86101470
• 申請日: 1986-02-12
• 公開（公告）號: CN86101470A
• 公開（公告）日: 1986-08-13
• 發明（設計）人: 加里·查爾斯·舒伯特
• 申請（專利權）人: 冶金工業公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/09;B23K9/16
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊凱

本發明涉及一種焊接設備和在一種金屬基底上熔敷一層耐磨表面材料的方法。更具體地說，本發明涉及一種用于熔敷在金屬基底的狹窄表面上的一個焊道的方法和設備。

迄今，人們已經知道為在金屬基底上焊敷耐磨表面材料的各類焊接技術。例如，美國專利文獻3.803.380和4，122，327描述了為在一基底上熔敷一層金屬粉末流而采用等離子火焰燃燒器的有關技術。又如，在某些專利，如美國專利4，142，089中所描述的，人們也知道，采用脈沖式的等離子噴槍電弧加熱以在基底上涂敷一層粉末材料。在另外一些專利例如美國專利文獻3，781，508中所述，人們也知道系用具有可轉移弧的脈沖焊接電流，以便將可消耗的電極熔化形成涂層。

人們還從美國專利4，125，754和4，472，619中得知采用等離子轉移弧在基底上形成堅硬表層的技術。在這些情況中，復蓋材料的熔化與熔合是利用將一相對穩定的電流施加到基底來完成的，這樣是為了產生一融熔區，而且復蓋粉末能夠進入此熔化區。該粉末，或者說至少該粉末的一部分會被熔化而構成熔融區的組成部分，增大了在先產生了的熔化物的體積。就這樣，熱源繼續從基底的這頭移到那頭而這個過程也在繼續進行著直到達到所需焊接長度為止。然而，一般焊接電流的變化限制在焊接電流是逐漸的增加，從某個初始電平起始，逐漸到主焊接電平，然后到終了電平。

人們也注意到受控弧焊技術是采用脈沖弧焊電流，將電極融成溶敷金屬，例如美國專利3，449，544;3，521，027;3，622，744;3，666，906和3，683，149中所述。

在基底或工件具有相當窄的邊緣情況下，就很難獲得適宜的焊道熔敷層了。例如，已獲得的復蓋層一般具有的厚度對于一次焊過的熔敷層范圍為0.020英寸到0.250英寸，寬度少至0.0625英寸。通常，已知的工藝方法在基底沒有有效的熔化或不用精細的致冷設備情況下，已不能在0.100英寸或更窄寬度的基底上熔敷金屬。對于熔敷金屬寬度小于0.125英寸的情況來說，基底寬度對熔敷金屬寬度之比一般保持在2.5比1，為的是對加焊硬面材料提供適宜的基底和提供令人滿意的熱潭，以防止加焊硬面材料過量地攙入基底材料和防止溢出邊緣。鑒此，對于這些工藝過程，熔敷寬度小于0.075英寸是不合適的。

因此，本發明的一個目的是對整個熔敷的焊道的焊敷層的幾何尺寸獲得非常精確的控制。

本發明的另一個目的是為在一個寬度很窄的基底上敷設一焊道的敷層。

本發明的另一目的是為在基底上敷設焊道的敷層而攙入的基底最少。

本發明的另一目的是為提供具有大的高與寬之比的焊道敷層的基底。

本發明的又一目的是為提供一種在基底材料上加工焊道的方法，此法減少了基底材料的熔融和流動。

本發明的又一目的是為確立一種方法，采用此方法，復蓋層可以適用于窄寬度的基底而采用粉末金屬，合金，高熔點硬質合金等諸如此類的材料或這些材料的混合物作為焊復層材料。

本發明的另一目的是為提供這樣一種方法，采用此方法，在窄截面基底上的熔敷層能具有大的熔敷的高與寬之比。

簡言之，本發明為在金屬襯底上焊敷耐磨表面材料而提供一種焊接裝置的方法，特別是利用等離子轉移弧技術結合轉移弧的脈沖化在一塊狹窄襯底的表面上敷設粉末金屬的焊道敷層。

該裝置包括一個焊槍，一個不熔化電極，一個引弧焊接電源，一個主弧電源和一個脈沖控制裝置。

焊槍結構帶有一個中央通道，用以容納不熔化極和一定流量的惰性氣體，一個圍繞中央通道并與之同心的第二通道，用以容納一定流量的粉末金屬和一個圍繞第二通道并與之同心的第三通道用以容納一定流量的防護氣體。

引弧焊接電源接在所述電極和焊槍之間以便在它們之間產生電弧。主弧電源接在電極和基底之間，以使電極和基底間產生電弧以及一惰性氣體等離子流。

脈沖控制裝置被連接到主弧電源，這是為了給主電源施以脈沖，從而控制來自主弧電源供電電流的大小和持續時間。該控制裝置提供使電流周期性地在主電流電平和一個較低的輔助電流電平之間脈動。主電流電平或說主電流的大小是用來在基底上產生焊接的熔潭和熔化粉末金屬。輔助電流電平即其幅度是用來使先前產生的熔潭固化，從而產生一連續層疊的焊接敷層。電流幅度的變化及幅度的周期的變化對焊接敷層的幾何尺寸以及減少進入基底材料的熱量方面提供了非常精確的控制。這使得在具有狹窄截面尺寸的基底上可加工出有用的加焊硬面焊敷層。