CN114523180A - 一种快速熔覆耐磨涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速熔覆耐磨涂层的方法，它是以等离子炬产生的转移弧等离子束流沿钢板表面按照程序设定轨迹向前移动，使钢板表面熔化形成一层薄的熔化层，紧随其后是两路匀速送丝的分别接在交流弧焊机两极的药芯焊丝短路熔化形成的合金液流，该液流铺展到等离子束熔化层上，冷凝后形成与钢板呈冶金结合的耐磨涂层。本发明利用等离子束流的高温、高指向性和高稳定性，使钢板表面快速熔化形成熔深一致的浅熔化层，为涂层提供了均匀优质的冶金结合层，同时减少了钢板热输入和变形。然后两路药芯焊丝短路放电快速熔化形成了大量的高温合金液流，铺展到钢板熔化层上，自然流平形成平整致密的涂层，避免了焊丝对熔池放电造成的飞溅。
Description
技术领域
本发明属于金属表面强化技术领域，尤其涉及等离子熔覆涂层的方法。
背景技术
冶金矿山水泥筑路等行业中大量使用耐磨复合钢板。目前这类耐磨复合钢板的生产方法有激光熔覆，等离子熔覆和药芯焊丝堆焊，其中激光熔覆主要用于生产薄的精密零件涂层，等离子熔覆和药芯焊丝堆焊适合于生产厚耐磨涂层。后两者中等离子熔覆稀释率小，热输入少，板材变形小，熔覆涂层致密，表面成型好，但效率比药芯焊丝堆焊低，生产成本高。目前的等离子熔覆技术尚难达到药芯焊丝堆焊的生产效率，而药芯焊丝堆焊也很难达到等离子熔覆的内外在质量。
发明内容
本发明旨在寻求一种既能达到等离子熔覆质量，熔覆效率又不低于药芯焊丝堆焊的快速熔覆耐磨涂层的方法。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种快速熔覆耐磨涂层的方法，其特征在于，它首先对钢板表面进行预处理，然后以等离子炬产生的转移弧等离子束流沿钢板表面按照程序设定轨迹向前移动，使钢板表面熔化形成一层薄的熔化层，紧随其后是两路匀速送丝的分别接在交流弧焊机两极的药芯焊丝短路熔化形成的合金液流，该液流铺展到等离子束熔化层上，冷凝后形成与钢板呈冶金结合的耐磨涂层。
进一步，为了加大熔覆宽度，在转移弧等离子束流向前移动时，利用摆动器使等离子炬在垂直于运行轨迹的方向上小幅左右快速摆动，以形成近似椭圆形熔池。
详细方法如下：
第一:对待处理钢板表面进行预处理，包括除锈除污；
第二：根据钢板面积大小设定等离子炬在被熔覆钢板表面的运行轨迹；
第三：设定转移弧等离子炬输出电流和运行速度，以便形成0.2-2毫米深度的熔池；
第四：按照用户对复合板耐磨性能的要求选择药芯焊丝的成分与线径，设定焊接电流和送丝速度；
第五：将两路焊丝分别接在交流弧焊机的两极上；
第六：开机熔覆
将等离子炬按照设定轨迹沿钢板表面前行，前行过程中利用摆动器使等离子炬在垂直于运行轨迹的方向上小幅左右快速摆动，以形成近似椭圆形熔池；
在等离子弧柱运行轨迹中心后上方，将两路焊丝直接接触短路使焊丝熔化，形成合金液流铺展到等离子束熔化层上，冷凝后形成与钢板呈冶金结合的耐磨涂层；要求送丝起动停止与等离子弧起弧灭弧同步。
进一步：所述的短路点设定在等离子弧柱运行轨迹中心距等离子弧柱后方3-10毫米且距离钢板表面3-20毫米的后上方。
本发明只是提供一种快速熔覆耐磨层的方法，至于等离子炬熔覆熔覆参数和交流焊机的堆焊参数以及药焊丝的线径和成分根据具体情况而定，这些均是本领域公知常识，本发明不再详述。
下面通过工作机理说明本发明的积极效果。
交流弧焊机是药芯焊丝堆焊常用的设备，常用方法是交流弧焊机的一个电极推送药芯焊丝，另一个电极与钢板连接，然后开机熔焊，药芯焊丝与钢板接触发生短路产生电弧，药芯焊丝和基体在电弧中一起熔化，随着焊丝前行，在钢板表面堆焊一层具有特定性能的合金层。等离子堆焊也是常用的熔覆设备，常用方法是将粉末装在等离子堆焊设备的送粉器中，然后引燃等离子弧，在等离子束流作用下基体与粉末一起熔化，随着等离子炬前行，在钢板表面堆焊一层具有特定性能的合金层。由于等离子熔覆效率低，而药芯焊丝堆焊熔覆质量差，目前还没有将二者结合利用的先例。本发明利用等离子束流的高温、高指向性和高稳定性，通过不加粉形式使钢板表面快速熔化形成熔深一致的浅熔化层，为涂层提供了均匀优质的冶金结合层，同时减少了钢板热输入和变形。然后两路药芯焊丝短路放电快速熔化形成了大量的高温合金液流，铺展到钢板熔化层上，自然流平形成平整致密的涂层，避免了焊丝对熔池放电造成的飞溅，而熔池飞溅是影响溶深和涂层疏松粗糙的根本原因。由于等离子束流的能量不再用于熔化合金粉末，因此比单纯的等离子熔覆速度大大提高，同时钢板变形小，耐磨涂层致密平整。因焊接电流不再用于熔化钢板，因此与传统堆焊方式相比，能耗降低了约40％。
附图说明
为更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所使用的附图作简单介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例原理图，对于本领域普通技术人员来讲，还可根据这些附图获得其他类似的附图。
图1是本发明熔覆方法的原理示意图。
1—钢板，2—等离子弧柱，3—等离子炬，4—焊丝，5—电弧，6—金属液滴，7—耐磨层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
下面以在钢板上熔覆铁基碳化铬耐磨层为例。
在长宽各500mm、厚10mm的低碳钢板1的一个表面熔覆厚度铁基碳化铬耐磨层7。
操作时，首先将钢板1进行除污除锈，然后水平放置在等离子熔覆机床工作台上固定，钢板1的上表面距等离子炬3的喷嘴20mm，设定等离子炬3沿钢板的一个边从一端运行至另外一端，设定等离子炬3的运行速度为300mm/mi n，等离子炬3的工作电流为150A，氩气流量10L/mim。
开机熔覆，等离子炬3运行同时引燃等离子弧柱2，向前运行时等离子炬3垂直于钢板1并小幅度左右摆动，摆动摆幅为20mm，摆动频率2次/秒，到达钢板1的另一端后灭弧并快速退回到起始点，然后等离子炬3向钢板1内侧移动18mm，继续从一端运行至另一端，重复上述动作。
在等离子弧柱2起弧同时，选用含30％Cr的铁基药芯作为焊丝4，焊丝4线径2.4mm，利用交流弧焊机双路送丝，焊接电流500A，每路送丝速度3m/mi n，两路焊丝4直接接触短路使焊丝4熔化，两路焊丝4的短路点设定在等离子炬3的运行轨迹中心线上距等离子弧柱2后方8mm处，且距钢板1表面上方10mm处，送丝起动或停止与等离子弧2起弧或灭弧同步。这样开机熔覆时两路焊丝4短路放电，电弧5熔化两路焊丝4形成金属液滴6铺展到钢板1表面等离子熔化层上，直至整个钢板1表面熔覆完为止，最终得到5mm厚的铁基碳化铬耐磨层7。
以上，仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种快速熔覆耐磨涂层的方法，其特征在于，它首先对钢板表面进行预处理，然后以等离子炬产生的转移弧等离子束流沿钢板表面按照程序设定轨迹向前移动，使钢板表面熔化形成一层薄的熔化层，紧随其后是两路匀速送丝的分别接在交流弧焊机两极的药芯焊丝短路熔化形成的合金液流，该液流铺展到等离子束熔化层上，冷凝后形成与钢板呈冶金结合的耐磨涂层。
2.如权利要求1所述的快速熔覆耐磨涂层的方法，其特征在于，在等离子束流向前移动时，利用摆动器使等离子炬在垂直于运行轨迹的方向上小幅左右快速摆动，以形成近似椭圆形熔池。
3.如权利要求1或2所述的快速熔覆耐磨涂层的方法，其特征在于，详细方法如下：
第一:对待处理钢板表面进行预处理除锈除污；
第二：根据钢板面积大小设定等离子炬在被熔覆钢板表面的运行轨迹；
第三：设定等离子炬输出电流和运行速度，以便形成0.2-2毫米深度的熔池；
第四：按照用户对复合板耐磨性能的要求选择药芯焊丝的成分与线径，设定焊接电流和送丝速度；
第五：将两路焊丝分别接在交流弧焊机的两极上；
第六：开机熔覆
将等离子炬按照设定轨迹沿钢板表面前行，前行过程中利用摆动器使等离子炬在垂直于运行轨迹的方向上小幅左右快速摆动，以形成近似椭圆形熔池；
在等离子弧柱运行轨迹中心后上方，将两路焊丝直接接触短路使焊丝熔化，形成合金液流铺展到等离子束熔化层上，冷凝后形成与钢板呈冶金结合的耐磨涂层；要求送丝起动或停止与等离子弧起弧或灭弧同步。
4.如权利要求3所述的快速熔覆耐磨涂层的方法，其特征在于，所述的短路点设定在等离子弧柱运行轨迹中心距等离子弧柱后方3-10毫米且距离钢板表面3-20毫米的后上方。
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