发布时间:2022-10-18 08:21:31 次数:1
虽然您不会在字典中找到“堆焊”,但它是一个行业标准词,任何想要维修和再制造其机器零件的人都会受益于了解。堆焊是任何金属加工工艺,其中将更硬或更坚韧的材料应用于基础金属,即机器零件表面。这描述了从热喷涂到激光熔覆再到堆焊的任何内容。所有这些都使用各种热源来施加金属化涂层。
在之前的一篇文章中,我们将激光熔覆与热喷涂进行了比较,并简要描述了机械结合涂层和冶金结合涂层之间的区别。在大多数工业场景中,机械粘合就足够了,但当它不可用时呢?除了喷涂和熔断热喷涂之外,激光熔覆不是您唯一的冶金结合选择。那么,让我们来看看激光熔覆与当今市场上不同的硬面堆焊工艺的比较。
每个过程的执行方式都不同,其中激光熔覆是最不同的应用。激光熔覆是使用电产生的激光来加热金属丝或粉末材料并将其应用于基材表面。每种堆焊类型都相对相似,但它们之间存在细微但显着的差异。MIG(金属惰性气体)焊接或 GMAW(气体金属电弧焊)使用电力、保护气体和自耗电极。这种自耗电极通常是用于覆盖基板的材料。TIG(钨极惰性气体)焊接,也称为 GTAW(气体钨极电弧焊),使用相同的原材料,不同之处在于它使用非消耗性钨电极和额外的堆焊材料棒代替自耗电极。
一种较新的焊接工艺 PTA(等离子转移弧)焊接与原材料中的 TIG 焊接类似,但它使用粉末材料和专用喷嘴来电离保护气体并产生焊条,而不是焊条填充材料。等离子弧将材料施加到基板表面。在覆盖能力方面,PTA 最能与激光熔覆相媲美;但这并没有打折其他两个。
这些过程中的每一个都会产生以冶金方式结合到基材上的覆盖层。这意味着覆盖材料和基板材料在分子水平上融合在一起。这具有许多优点,包括降低表面孔隙率,从而产生高性能、耐腐蚀的涂层。激光熔覆和堆焊也可形成极其耐磨的涂层。
每个堆焊层的厚度范围从大约 0.05 英寸到大约 0.1 英寸。激光熔覆的厚度范围稍宽,为 0.008 英寸至 0.15 英寸。
四种工艺最大的黑白区别在于它可以覆盖的材料。MIG 焊接是最有限的,仅适用于钢和不锈钢、镍、药芯焊丝和硬面焊丝。TIG 焊接以及 PTA 焊接和激光熔覆可以应用流行的堆焊金属、Stellite® 6和其他钴基合金,以及 Colmonoy® 合金的镍和碳化钨基合金,包括Colmonoy® 88。TIG焊接还可以应用316不锈钢、碳钢和其他金属丝。PTA焊接和激光熔覆也可以应用其他不锈钢如300和400系列不锈钢。
激光熔覆的一个巨大优势是称为热影响区或 HAZ。HAZ 是基体金属的区域,该区域尚未熔化,但已在短时间内受到工艺高温的影响。这改变了该区域金属的分子结构,它不再具有基材材料的理想特性,但由于它没有熔化,它没有呈现固化覆盖层的特性。该 HAZ 是一个弱化层,会影响底层微观结构的硬度和孔隙率。
通常,具有较高热输入的焊接工艺具有较大的热影响区。激光熔覆,因为在这些工艺中需要最低的热输入,因此具有最小的 HAZ。尽管热输入最高,但 PTA 的 HAZ 次之。这是由于覆盖材料的冷却和淬火速度更快。然而,它确实具有焊接过程中最高的热输入,因此热变形仍然是一个问题,因为它是在大约 50,000°F 下进行的。
每个工艺在沉积速率、定位和工艺变量控制方面都有特定的优势和局限性。激光熔覆通常是一种机器人控制的过程,它提供了无与伦比的一致性,但也限制了它的沉积速率和定位。PTA 焊接是最快的整体与熟练的操作员。TIG 堆焊虽然比 PTA 堆焊慢,但比 MIG 堆焊快,并且可以在大多数位置完成,尽管仰焊可能很困难并且需要高技能的操作员。MIG 堆焊不能在垂直或高架表面上进行。当然,在应用表面堆焊层时,通过仔细规划和工具可以消除这些变量。
TIG 焊接提供良好的温度控制,而 PTA 焊接和激光熔覆提供对其工艺参数的出色控制。MIG 焊接很难保持一致的温度和电弧,需要熟练的工匠来创建高质量的堆焊。
因此,虽然每种工艺都有其优点和缺点,但它们都会产生高质量、耐腐蚀和耐磨的涂层。所有的堆焊层;MIG、TIG 和 PTA 可以产生类似于激光熔覆的涂层,而 PTA 是迄今为止最接近的涂层。激光熔覆和堆焊的热输入差异很大,最终涂层的厚度能力和材料也略有不同。当热变形成为较小零件或由热敏金属制成的零件的问题时,激光熔覆非常出色。在温度不是问题且激光熔覆可能过度杀伤的情况下,堆焊提供了一种经济的堆焊解决方案。