3　堆焊工艺及结果

3.1　堆焊工艺

工艺是影响堆焊质量的重要因素。根据对叶轮的要求，把堆焊叶片的工艺重点放在了降低稀释率和减少焊后变形这两个方面。

3.1.1　降低稀释率

堆焊层的稀释率，反映了堆焊层中母材熔入数量的百分比。叶轮母材一般为 Q235 或 16 Mn。母材熔化后对耐磨合金材料起稀释作用，会降低堆焊层合金化的效果，影响耐磨性。

在保证母材与耐磨合金相互熔合的前提下，降低稀释率就是减少母材熔化量。为此，在正式堆焊叶轮前，进行了工艺试验。作者分别采用不同规范参数对各组试件堆焊，然后比较各组的硬度值结果，选择出较理想的工艺规范。

试验时，把试件分成 6 组，每组 3 块试板，试板尺寸为 120 mm×50 mm×6 mm；材质与叶轮相同，均为 Q235；耐磨合金粉块尺寸为 90 mm×30 mm× 3 mm；使用 AX1-500 直流弧焊机，采用直流正接(正接较反接熔深浅)；用直径 10 mm 碳精棒作电极(电极直径大，可减小电流密度)；特制加长焊把(减少碳弧对人体的烘烤)。每块试板上堆焊一块耐磨合金粉块，堆焊层硬度值按每组试件平均值记录。试验结果如表 2 所示。
表 2　工艺规范对堆焊层硬度的影响
试件组 电流I/A 电压 U/V 焊接时间 硬度(HRC)
1 280～300 25～30 2′15″ 54
2 300～320 25～30 1′50″ 58
3 330～350 25～30 1′30″ 61
4 360～380 25～30 1′20″ 53
5 400～420 25～30 1′05″ 58
6 430～450 25～30 58″ 56

作者认为：采用第 3 试件组的工艺规范效果最好。

为减少母材熔化量，应注意使堆焊电流减小、 电压降低、 堆焊速度加快；但堆焊电流过小，会使耐磨合金粉块不易熔化，导致堆焊速度减慢。欲使堆焊速度加快，又需加大堆焊电流。这一矛盾只有通过试验才能找到最佳组合。

焊工操作时需注意以下两点：

(1) 电弧摆动幅度尽量小，以刚超出粉块边缘为宜，但不可咬边；
(2) 采用坡度为 5°～10° 的下坡焊，使熔池流动方向与施焊方向一致。

3.1.2　控制叶轮变形量

堆焊后的叶轮，在验收时不仅需作静、动平衡试验，还需各表面的尺寸、 形状及位置满足偏差要求。由于堆焊会使叶轮受热不均匀，产生焊接应力，导致焊接变形等，故还需采取适当工艺措施，才能把叶轮变形控制在公差范围内[4，5]。

在堆焊时采取了以下工艺措施：

(1) 保证焊接顺序

在每一叶片上堆焊完一块粉块后，转动叶轮，在对称叶片相应位置，堆焊另一粉块，顺序如图 2 所示。如此循环往复，直至把各叶片堆焊完毕。以此顺序堆焊，可使叶轮前、 后盘均匀收缩，并可避免热应力过于集中，减少焊接变形。

图 2　堆焊粉块顺序示意图

(2) 锤击焊缝

叶轮变形是由于堆焊层在冷却过程中发生纵向、 横向收缩造成的。每堆焊完一粉块，用小锤轻击，延展堆焊层，可补偿部分收缩量，减少变形。

(3) 减少线能量

减小线能量能使叶片受到的热输入量减少，热应力变小。这与降低稀释率的要求是一致的。

3.2　结　果

采用上述工艺措施，对叶轮进行堆焊。焊后检查，叶轮变形量在技术要求范围内，并用便携式硬度计对各叶片堆焊层进行抽查，测得各点 HRC>56。
电厂运行表明，堆焊后的风机叶片寿命提高 4 倍左右，避免了叶轮在锅炉的一个大修期内，因叶片磨损而造成更换或修理，保证了机组的正常工作，取得了良好的经济效益和社会效益。

4　结　论

经实际生产考验，该堆焊技术是切实可行的，可以大大提高风机叶片的使用寿命，该技术适用于承受磨料磨损的其他工件。

丁京滨(1955-)，男，高级工程师.从事专业：材料成型加工.
丁京滨（华北工学院 材料工程系，山西 太原 030051）
曹海燕（太原理工大学，山西 太原 030024）
张保富（太原一电厂，山西 太原 030024）