專利名稱：感應堆焊方法
技術領域：
本發(fā)明涉及堆焊技術領域，更確切地說是涉及感應堆焊方法。
本發(fā)明可以十分成功地用來把合金堆焊到耕耘機械的工作機件上，例如犁板、犁尖等。
此外，本發(fā)明可以用來把硬質合金堆焊到耕耘機的鏟子、犁側板和耙齒上。
已知的感應堆焊方法包括把以金屬粉末為基料的粉末狀配料涂敷到待堆焊的表面上，將配料壓實並加熱使其熔化(見Ткачевв.н.等人著的“ИндукционнаяНаплавкаТвердыхспловов”，М.，Машиностроение，1970年，123-124頁)。
為了實施已知的堆焊方法，必須保證粉末狀配料的溫度達到1200～1250℃。
在此情況下，由于配料的顆粒很小，因此即使粉末狀物料處于壓實的狀態(tài)，實際上也不會被高頻電流加熱起來。
配料的加熱是通過來自被堆焊的金屬零件的熱對流來達到的。
在此情況下，零件的溫度應高于配料熔化溫度。
考慮到熱對流傳遞僅僅發(fā)生于配料內層緊挨的表面，並且熱是依靠熱傳導來傳遞的，由于配料粉末顆粒的接觸面積較小，故其導熱能力不大。
因此，為了進行堆焊必須使零件表面經(jīng)受較長時間的高溫。
這就決定了該過程是高耗電量的，並且導致被堆焊零件的金屬內部形成粗晶組織，這就使零件的強度和沖擊韌性降低。
本發(fā)明的任務是提供這樣一種感應堆焊方法，在該方法的制備粉末狀配料的步驟中采取一種附加措施，保證使零件的溫度、堆焊時間及其耗電量都得以降低。
這個任務是通過這樣一種感應堆焊方法來解決的，該方法包括把以金屬粉末為基料的粉末狀配料涂敷到待堆焊的零件表面上，將配料壓實並加熱使其熔化，其中，按照本發(fā)明，在把粉末狀配料涂到待堆焊的表面上之前，先對配料進行塑性變形處理，變形處理的條件應保證配料的金屬粉末顆粒處于最大應力狀態(tài)，同時不使它們被破壞。塑性變形(機械活化)可提高顆粒內部的自由能，這就使得在零件和配料一起受到強烈加熱時，這一部分自由能就在配料層的內部釋放出來。
在此情況下配料的導熱能力將提高，而且它熔化所需的時間將縮短。
因此可以降低零件表面的加熱溫度，縮短零件經(jīng)受高溫的時間並因此可降低在感應堆焊過程中的能耗。
此外，隨著感應堆焊所需時間的縮短，減弱了被堆焊零件的金屬中的晶粒長大，這樣也就降低了它的脆性。
同時最好是用擠壓或沖擊加載的方法來使配料金屬顆粒變形，因為在此情況下可使顆粒內部積聚大量的能量。
假如這些顆粒在變形時受到破壞，那末變形能量的大部分將轉變?yōu)闊崮?，而且不能再用于堆焊過程中。
因此，在機械活化過程中所選用的應力值必須低于強度極限，也就是300＜σ＜500牛/毫米2。如果應力過低，則使自由能減少，因此使本發(fā)明的應用效果降低，而如果應力過高，則可能使顆粒破壞，因此也會使自由能的總量減少。
下面以具體實施例的詳細敘述來解釋本發(fā)明。
所推薦的感應堆焊方法包括把以金屬粉末為基料的配料涂敷到待堆焊的表面上，將其壓實使之達到較大的密度，把待加工的零件置于感應器中，將其加熱到配料熔化溫度，保持足夠的時間，以使配料層完全熔化，最后在空氣中冷卻。
按照本發(fā)明，在把粉末狀配料涂敷到待堆焊的表面上之前，先將這些配料進行塑性變形處理，這種處理應保證配料的金屬粉末顆粒處于最大應力狀態(tài)。在此情況下，可把顆粒變形到應力大小不達到強度極限為止，也就是到不使顆粒粉碎(或破壞)為止。
在進行塑性變形處理(機械活化)時，金屬晶粒發(fā)生變形並使其中的自由能增加，這種自由能只有在強烈加熱(加熱速度超過70℃/秒)時才會釋放出來。
這種能量可用來加熱配料，在把待堆焊零件的金屬加熱到910℃以上時，即可使這些配料熔化。
由于這些自由能的作用，使配料中的低熔點組分充分熔化，使孔隙被填滿並提高了配料層的導熱能力，因此縮短了配料加熱的時間。
以擠壓或沖擊的方法使之變形的機械活化處理應在顆粒開始破壞之前，也就是在達到顆粒的最大應力狀態(tài)之前，亦即在達到強度極限之前即停止進行，這一極限值為300～500牛/毫米2。
假如顆粒被破壞，那末積聚的變形自由能就轉變?yōu)闊崮軄K無用地釋放掉。
本方法的具體實施例1.堆焊對象合金鋼制的犁板。
堆焊用物料為具有下列組成的合金C＝4.4～5.4;Cr＝35～41;Si＝1.6～2.6;Ni＝1～1.8;Cu不大于2.5。
把上述合金粉末置于行星式磨碎機中進行機械活化，與磨碎機連接的電動機的功率-1.1千瓦。
活化制度行星式磨碎機的主動盤轉速-700轉/分;
滾筒轉速-700轉/分;
直徑8毫米的球的總質量-250克;
被加工的物料總質量-50克;
第1活化階段時間-5秒;
在磨碎機中的停留時間-5秒;
第2活化階段時間-15秒;
以實驗來確定這種在兩階段之間帶有5秒鐘間隔的兩階段活化制度。
在活化處理后把這些配料涂敷于待堆焊的犁板表面上，涂層厚度8毫米。
堆焊制度振蕩器頻率-66千赫;
感應器輸出功率-100千瓦;
基底金屬溫度-1050～1100℃;
堆焊時間(包括零件的加熱時間)-28秒。
用同樣的合金在同一高頻振蕩器中並以同樣的堆焊制度對同一種犁板進行堆焊，但是沒有經(jīng)過機械活化處理。
所獲結果如下金屬基底的溫度-1200～1250℃;
堆焊時間(包括零件的加熱時間)-37秒。
2.堆焊對象犁側板;堆焊用物料為具有下列組成的合金C＝5.2～7.1;Cr＝49;Si＝2.6;Ni＝0.3～1.0;Mn不大于0.3;B＝0.04～0.18;Cu＝0.22～0.63。
按照實施例1的方法對上述組成的粉末進行機械活化處理。
區(qū)別僅僅在于第2階段的活化時間(根據(jù)實驗數(shù)據(jù))縮短至5秒。
堆焊制度振蕩器頻率-66千赫;
感應器輸出功率-100千瓦;
基底金屬的溫度-1040～1080℃;
堆焊時間(包括零件的加熱時間)-14秒。
用同樣的合金在同一高頻振蕩器中並以同樣的堆焊制度對同一種犁側板進行堆焊，但是沒有經(jīng)過機械活化處理。
所獲結果如下基底金屬的溫度-1200～1250℃;
堆焊時間(包括零件加熱的時間)-21秒。
這樣，在所推薦的堆焊方法中由于配料的活化粉末放熱的結果使被堆焊零件的金屬溫度降低了約100℃，而堆焊時間約縮短到原來的1/1.3。此外，所推薦的方法所防止在被堆焊零件的金屬中晶粒長大，因此降低了它的脆性。
權利要求
1.感應堆焊方法，包括把以金屬粉末為基料的配料涂敷到待堆焊的零件表面上，將其壓實，加熱使其熔化，其特征在于，在把配料涂敷到待堆焊的表面上之前，先將配料進行塑性變形處理，變形處理應保證配料的金屬粉末顆粒處于最大應力狀態(tài)，但顆粒不被破壞。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，用擠壓方法對金屬顆粒進行變形處理。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，用沖擊方法對金屬顆粒進行變形處理。
4.根據(jù)權利要求2和3中任一項的方法，其特征在于，粉末狀配料的金屬顆粒的強度極限為300～500牛/毫米2。
全文摘要
本方法的實質在于，把一種粉末狀的金屬配料涂敷到待堆焊的零件表面上，將其壓實并加熱使其熔化。在把配料涂敷到被堆焊的表面上之前，先對配料進行塑性變形處理，這種處理以配料粉末顆粒不被破壞為限度。
文檔編號B23K9/04GK1041898SQ88108448
公開日1990年5月9日 申請日期1988年10月11日 優(yōu)先權日1988年10月11日
發(fā)明者雅力山大·安德依維奇·博爾, 雅力山大·卡恩莫維奇·泰特爾鮑姆, 阿克戴·艾安納斯維奇·庫爾特斯夫 申請人:安尼梯姆-科學生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)