Y_(2)O_(3)对等离子堆焊WC/Ni60堆焊层组织及性能的影响

利用等离子堆焊在Q235钢板上制备镍基复合堆焊层,研究了不同含量的Y_(2)O_(3)对镍基碳化钨堆焊层组织及性能的影响。采用SEM、XRD分析了堆焊层的微观组织;使用维氏硬度计和端面高温摩擦磨损试验机对堆焊层进行了硬度和磨损性能测试。结果表明:Y_(2)O_(3)的加入促使堆焊层中碳化物规则化,以WC为核心向周围生长。堆焊层检测出主要的物相为γ-Ni(Fe)、WC、W_(2)C、M_(23)C_(6)、M_(6)C、Cr_(7)C_(3)、FeNi_(3)相。添加1.2%Y_(2)O_(3)的堆焊层维氏硬度达到最大值970 HV0.5,比未加Y_(2)O_(3)的堆焊层硬度高283 HV0.5,在高温摩擦磨损条件下磨损量最小为2.8 mg,摩擦系数为0.32,此时磨损机制为轻微的磨粒磨损。

水玻璃波美度对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及性能的影响

采用“复合粉粒+H08A实心焊丝”自保护明弧焊方法制备了高铬耐磨合金,借助X射线衍射仪、扫描电镜、电子能谱仪和磨损试验机,研究了硅酸钠型水玻璃的波美度对其组织及性能的影响。结果表明,混合粉末经水玻璃粘结造粒后,电弧燃烧稳定且飞溅减少;随着水玻璃波美度的提高,合金组元的过渡系数明显提升,组织从典型的亚共晶转变为过共晶结构,其中初生M_(7)C_(3)的体积分数显著提升。当水玻璃波美度为25时,堆焊合金耐磨性最好,是波美度为0时的7.6倍。随着水玻璃波美度的提高,合金耐磨性显著改善,磨损机制由微切削和微剥落的共存方式转变为以微剥落为主。

水轮发电机组导轴承瓦堆焊制造工艺及性能研究

在大型水轮发电机组中,导轴承装置是最重要的组成部分之一,直接影响水轮发电机组的可靠运行。导轴承瓦传统上多为双金属(钢和巴氏合金)铸造工艺制造,传统铸造方法生产的巴氏合金瓦在机组运行中,经常出现轴瓦表面产生划痕、裂纹、巴氏合金轴瓦与轴瓦壳体(钢基体)发生剥离等情况,机组被迫停机修复,造成的经济损失巨大。为此,开展了水轮发电机组用推力轴承瓦部件熔化沉积制造工艺的研究和攻关工作,通过堆焊技术在水轮发电机导轴承瓦制造上的应用,产品质量和性能大幅提升。

20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层的TIG/FCAW自动堆焊技术

碳钢接管内壁堆焊耐蚀层是中厚壁复合板压力容器最常用的接管结构形式,该形式具有小直径接管内壁堆焊空间受限、大直径接管内壁堆焊面积大的特点。文中以某项目不锈钢复合板三相分离器的20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层堆焊为例,根据管内径尺寸和堆焊效率选用TIG或FCAW自动堆焊方法,对基材20MnMoNb锻件进行焊接性分析,通过焊接工艺评定试验,制订合理的TIG/FCAW自动堆焊焊接工艺和过程质量控制措施,获得了良好的耐蚀层堆焊质量,满足了接管的力学性能及耐蚀要求。

硬质合金涂层刀具铣削堆焊合金试验研究

对试验堆焊合金合理加工参数与涂层刀具磨损机制进行了分析。采用逆变直流焊机与特制的含稀土药皮耐磨堆焊焊条在试板表面进行堆焊焊接,采用数控铣床分组加工试验堆焊合金,分别对堆焊层进行了成分检测与金相组织分析,对试验用APMT1604PDER型硬质合金涂层刀具进行了金相分析、电镜形貌观测以及能谱分析,研究了不同参数及加工量条件下刀具涂层与内部基体铣削表面特征以及磨损分析。数控铣床采用4齿刀盘时,相同每齿进给量试验堆焊合金材料的合理加工参数为Vc:0.085r/min,ft:≤0.05mm/min,ap:≤0.2mm。试验刀具的表面涂层为AlTiN类型,刀具基体材料主要为500nm~2μm不规则碳化钴、碳化钨合金粉末组成;试验刀具的失效形式:初期为磨粒磨损,中期与后期以黏结磨损与扩散磨损为主。

FV520B钢表面熔化极气体保护焊堆焊层及其激光淬火后的组织与性能

采用熔化极气体保护焊在FV520B钢板上进行单层单道、二层多道以及三层多道同质堆焊试验,并对单层单道堆焊层进行激光淬火处理,研究了不同堆焊层和激光淬火后堆焊层的显微组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:堆焊层由板条状马氏体、少量δ铁素体和一些碳化物组成,显微硬度为350 HV,与母材相比提高了14.7%,层间和道间交界处的组织中δ铁素体减少,最高硬度分别为380.3,373.5 HV,相对于堆焊层提高了8.0%,6.7%左右;堆焊层的腐蚀速率低于母材,且随着堆焊层数的增加,腐蚀速率不变。激光淬火后堆焊层的马氏体组织更加细小,淬火区和热影响区的厚度分别为194.3,186.3μm,堆焊层的最高硬度提高至390.4 HV;随着距淬火表面距离的增大,硬度先升高后降低;激光淬火后堆焊层的腐蚀速率比未进行激光淬火的堆焊层低。

硼化物强化铁基堆焊合金组织与性能的研究

采用等离子弧堆焊技术在Q235钢基体上制备四组不同B质量分数的Fe-B-Ti-C堆焊合金,分析不同B含量对合金堆焊层的硬质相形态和数量及其性能的影响规律。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计对各堆焊层显微组织和硬度进行测试。结果表明:Fe-B-Ti-C堆焊合金组织由奥氏体(γ)、马氏体(M)、Fe_(23)(C,B)_(6)、Ti(C,B)和Fe_(2)B相构成。随着B含量的增多,堆焊层组织由亚共晶向共晶及过共晶转变,共晶硼化物的形态由蜂窝状向层片状及菊花状转变,且共晶硼化物和Ti(C,B)碳化物的数量也逐渐增多。当B质量分数为7.1%时,过共晶组织中出现大量块状脆性Fe_(2)B初生相,引发了焊接后堆焊层内部裂纹。随着B质量分数的增加,堆焊层表层的显微硬度平均值不断提高,当B质量分数为4.7%时,合金堆焊层顶端显微硬度平均值最高,达到991 HV0.2。

电弧摆动对管堆焊温度场及微观组织的影响

为掌握电弧摆动对管堆焊过程的影响,采用焊接仿真与工艺试验两种方式对比电弧摆动和不摆动操作的温度场、残余应力及焊接变形并进行了金相分析。首先,基于有限元分析软件Abaqus,采用热弹塑性有限元法建立焊接过程有限元模型,对摆动焊与常规无摆动焊的温度场进行模拟,并分析熔池的演变过程及温度场分布、热循环曲线等特征。结果表明:摆动焊温度分布云图呈拉长状态,其熔池形状相较于不摆动焊的椭圆形更接近波浪形,摆动焊的温度场更均匀、残余应力更低,可提高焊缝等轴晶比例,细化晶粒,改善焊缝显微硬度。其次,通过金相分析对比了摆动焊与不摆动焊的显微组织,结果表明,摆动焊能够提高焊缝等轴晶的比例和焊缝显微硬度。

H13堆焊修复组织与性能研究

文章对损坏的热作模具钢H13进行堆焊修复研究,选用化学成分相近的焊条Cr12MoV对模具的失效部位进行堆焊修复,然后,对堆焊后的试样进行不同温度的回火热处理,并研究其组织和性能。分析可知,热处理温度550℃时,组织为索氏体、铁素体、马氏体和颗粒碳化物等,组织不均匀,而且堆焊层硬度较高,消除应力不彻底;热处理温度为600℃时,组织为均匀分布的索氏体和细小碳化颗粒物,细小颗粒碳化物对材料有弥散强化的作用,硬度分布均匀,韧性较好,综合性能佳;热处理温度为650℃时,冲击韧性较好,但硬度分布不均匀,组织存在高温聚集长大的颗粒碳化物,弥散强化作用降低。综合分析可知,采用焊条Cr12MoV对热作模具钢H13进行堆焊修复,堆焊后采用600℃温度进行2次回火处理较为合理,能够获得较好的综合性能,可以满足工程应用需求。

水轮机修复堆焊技术研究现状分析

传统能源逐渐枯竭,且对环境影响较大.国家大力推动绿色清洁能源的发展.水力发电占比也逐年提高,对水轮机相关技术的研究有了更高要求.我国河流泥沙含量大,泥沙含量越高,水轮机关键零部件磨损就越大.水轮机零部件修复技术存在成本高、效率低且质量难以保证等问题,因此亟需研究低成本高效率的智能堆焊修复技术.应用于轮机的先进堆焊技术可以促进绿色环保、提高能源利用率,同时也可促进国民经济发展和振兴机械工业.

大马鞍形空间曲面自动堆焊技术研究及应用

本文主要研究大马鞍形接管的马鞍面堆焊方法,开展常规堆焊方法的对比分析,利用公司现有设备、装置,将马鞍形焊机、变位机、二氧化碳气体保护焊机等设备进行组合,实现马鞍形接管空间曲面自动气保堆焊,解决了生产中的实际问题,该套装置自动化程度高、堆焊成型良好,在锅炉、石化、核电等普遍存在马鞍面堆焊需求的行业中具有很高的实用价值。

基于热-力耦合的航空发动机叶片堆焊修复数值模拟

压气机叶片极易出现各类损伤缺陷,因此研究其修复技术有十分重大的意义。利用某有限元软件,使用顺序热-力耦合模型对受损叶片氩弧焊堆焊修复过程进行了数值模拟,同时使用Inconel718合金进行单道堆焊试验。结果表明,数值仿真结果与试验结果吻合良好,所用有限元模型能有效模拟氩弧焊堆焊修复过程。分析不同堆焊层数、不同堆焊方案下叶片温度场、热变形和残余应力情况,模拟过程中熔池形状与实际熔池形状较为吻合,热源中心温度达到堆焊要求;通过对比不同层数下热变形量和残余应力值发现,变形量和残余应力值会随着堆焊层数的增加而增大;顺序堆焊在冷却后的变形和残余应力均大于往复堆焊;为了减小叶身残余应力,应该在保证修复质量的前提下,尽量减少叶尖修复的长度和堆焊层数,并采用往复堆焊。最后对比修复后叶片和完好叶片的固有频率,分析发现二者频率几乎相等,表明使用堆焊对损伤叶片进行修复具有较高的修复质量。

等离子弧熔覆Fe-C-B-V系耐磨堆焊层的组织及性能研究

以硼铁、高碳铬铁、钒铁为原料,采用等离子弧熔覆技术在Q345钢表面堆焊Fe-C-B-V系铁基合金。使用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了堆焊层的显微组织;分别使用维氏硬度计和冲击试验机测量堆焊层的显微硬度和冲击韧性。结果表明,堆焊层显微组织主要由马氏体、网格状Fe_(3)(C,B)和Fe_(2)B、弥散分布的碳化物及硼化物等(如VB_(2)、VC、Cr_(2)B)硬质相构成;堆焊层的平均硬度高达904.58 HV10、冲击功为68.5 J。堆焊过程中形成的硼化物、碳化物作为硬质相提高了堆焊层的硬度和耐磨性,形成的碳化钒使组织从鱼骨状变成网格状,细化了晶粒,提高了堆焊层的冲击韧性。

气化炉激冷室堆焊层开裂原因

在对某气化炉进行定期检验过程中,发现气化炉激冷室内壁堆焊层存在大量树枝状裂纹,激冷水进口接管处出现穿透性裂纹。采用宏观观察、水质分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对气化炉开裂原因进行分析。结果表明:气化炉底部黑水中含有大量氯离子,激冷室不锈钢堆焊层中镍元素含量较少,且气化炉长期在高温及应力条件下服役,最终导致堆焊层发生应力腐蚀开裂。

不同预热温度WC增强镍基合金堆焊层的微结构演化与摩擦学性能

目的研究不同预热温度(200、400℃)条件下硬质颗粒增强镍基合金堆焊层的微观组织结构演化机理,以及对其力学性能、磨损性能的影响规律。方法采用等离子弧焊接技术在42CrMo钢基体表面堆焊硬质WC颗粒增强镍基强化层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计和摩擦磨损试验机,分析不同预热温度堆焊层的物相组成、微观组织形貌、力学性能和磨损性能,建立堆焊层制备工艺–微观组织结构–力学性能–磨损性能之间的强映射关系。结果堆焊层主要由γ-Ni/Fe、WC、W_(2)C、M_(7)C_(3)、M_(23)C_(6)、Ni_(2)W_(4)C、Cr_(3)C_(2)等物相组成,在预热温度200℃下堆焊层二次碳化物析出较少,发生了严重的WC颗粒沉降现象;在预热温度400℃下,堆焊层析出了大量的二次碳化物,WC颗粒沉降减弱,组织均匀性提高。在400℃下预热,相较于200℃下预热,堆焊层的磨损质量减少了51.85%,磨损率减少了51.89%。结论高预热温度和长保温时间可促进WC颗粒界面反应,驱动大面积二次碳化物的析出,有效缓解WC颗粒沉降,改善凝固组织中WC颗粒的分布均匀性,从而显著提高堆焊层的硬度和耐磨性。

高铬铸铁叶片堆焊工艺研究进展

高铬铸铁因良好的耐磨损、强度、韧性及抗高温、耐腐蚀性能,常被应用于抛丸机叶片、大型挖泥泵叶轮、水泥球磨机耐磨衬板等受磨损冲击的器件,通常采用堆焊工艺对高铬铸铁工件的磨损表面进行修复,以延长其使用寿命,降低制造新工件时产生的资源消耗。本文综述了高铬铸铁叶片堆焊过程中焊接电流、层间温度、冷却条件等工艺参数对高铬铸铁堆焊层组织结构、晶粒大小的影响,讨论了钒、钛、铌、稀土纳米颗粒等合金粉末及由合金粉末制成的药芯焊丝对高铬铸铁堆焊层组织成分、组织结构的影响,对比了现有传统堆焊工艺缺陷,指出了堆焊加工工艺未来发展的方向。

基于响应曲面法的双丝三弧堆焊工艺参数优化

为了优化双丝三弧焊堆焊工艺参数和预测堆焊稀释率和焊接电流,基于响应曲面法建立了双丝间电流(M弧电流)、主弧电压等焊接工艺参数与稀释率和焊接电流的数学模型。利用Design-Expert软件对稀释率和焊接电流响应进行方差分析、模型显著性检验及模型信噪分析,研究了堆焊工艺参数对稀释率和焊接电流的影响规律,并对堆焊工艺进行了优化设计,以及结果验证。结果表明,M弧电流对焊接电流和稀释率的影响比较显著;增加M弧电流,焊接电流减小,基材熔化量变小,稀释率越小;减小熔化母材过多的进入堆焊层,保证金属粉芯焊丝的有效成分,有利于堆焊合金材料组织和耐磨性的控制。经过优化设计获得最佳堆焊工艺参数主弧电压为35 V,M弧电流为260 A,送丝速度为10 m/min,频率为70 Hz,占空比50%。

温度对Stellite6与Stellite21合金堆焊层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在304H不锈钢上分别堆焊Stellite6和Stellite21钴基合金,研究了在550~650℃不同温度下钴基合金堆焊层的显微组织和性能演变规律。利用光学显微镜、扫描电镜与电子探针对堆焊层组织形貌及结合处元素分布进行观察分析,采用显微硬度计与电化学工作站分别对堆焊层的显微硬度与耐腐蚀性能进行检测。结果表明:两种合金堆焊层组织由熔合区的平面晶、中部柱状晶及顶部的等轴晶组成。随着温度升高,堆焊合金枝晶间距略有增大,熔合处无明显元素扩散,具有良好的组织稳定性。焊态Stellite6、Stellite21合金堆焊层的显微硬度分别为463、365HV0.3,受热后两种合金堆焊层硬度略有降低;焊态Stellite6、Stellite21合金堆焊层的腐蚀电流密度分别为1.312、10.848μA/cm^(2),受热后两种合金腐蚀电流密度均略增大。总体而言,在550~650℃下两种合金均具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性能。

TiC钢结硬质合金与堆焊过渡层的界面组织及性能研究

采用ERNiCrMo-3焊丝在TiC钢结硬质合金上堆焊过渡层,使用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、万能试验机对不同热输入下TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3熔敷金属界面的组织性能进行研究。结果表明:TiC钢结硬质合金和ERNiCrMo-3熔敷金属之间存在厚度为60~150μm的熔合区。随着焊接热输入的增加,熔合区的厚度逐渐增加;当热输入为3.5 kJ/cm时,界面处组织分布均匀,无气孔、裂纹以及晶粒异常长大现象。母材和堆焊金属之间存在元素扩散现象,二者实现了冶金结合;母材和堆焊焊缝之间存在一个硬度逐渐变化的缓冲区域;TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3堆焊金属界面剪切强度最高可达到443 MPa,满足恶劣工况下对耐磨件与基体结合性能的要求。

新型镍基合金ERNiCrFe-13带极堆焊材料的研制

【目的】针对目前中国新一代核电装备制造对镍基合金堆焊金属性能提出更高的要求,国际通用的690合金ERNiCrFe-7A带极堆焊材料已难以满足350℃高温强度和低DDC(Ductility dip cracking)裂纹敏感性要求。【方法】通过对690合金中各元素作用的分析,确定690合金抗DDC的影响因素。【结果】在690合金ERNiCrFe-13成分基础上,试制了WHDNi693焊带,并成功研制了配套埋弧焊焊剂WSJ693HR,依据所研制的焊接材料,进行了带极堆焊工艺评定试验。【结论】研制的新型镍基合金ERNiCrFe-13带极堆焊材料,堆焊金属力学性能、耐腐蚀性能以及抗DDC性能优良。