阅读说明：本技术 高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法及装置 (The selective overlaying method and device of rich chromium cast iron wear-resistant coating ) 是由 陈正 王振宇 沈承金 樊宇 陶庆 沈宝龙 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法及装置,该方法为：将待焊母材置于循环水冷装置的铜管上表面,所述循环水冷装置包括铜管冷却装置和冷却循环系统,冷却循环系统设置有出水口和入水口,铜管的两端分别与冷却循环系统的出水口和入水口相连通；开启循环水冷装置,使冷却水在铜管和循环水冷装置间流通,将待焊母材置于铜管上,以待焊母材为基体,在其上表面进行高铬铸铁耐磨涂层的堆焊,堆焊过程中,待焊母材与冷却循环系统直接接触,控制高铬铸铁堆焊过程中堆焊层冷却速度和冷却时的散热方向进而控制碳化物的生长方向,使高铬铸铁耐磨涂层中主要耐磨相即碳化物垂直基体金属表面生长。本发明具有加工效果好,加工效率高等优点。(The invention discloses a kind of selective overlaying method of rich chromium cast iron wear-resistant coating and devices, this method are as follows: base material to be welded is placed in the copper pipe upper surface of water-circulating cooling device, the water-circulating cooling device includes copper pipe cooling device and cooling recirculation system, cooling recirculation system is provided with water outlet and water inlet, and the both ends of copper pipe are connected with the water outlet of cooling recirculation system and water inlet respectively；Open water-circulating cooling device, cooling water is set to circulate between copper pipe and water-circulating cooling device, base material to be welded is placed on copper pipe, using base material to be welded as matrix, surface carries out the built-up welding of rich chromium cast iron wear-resistant coating on it, in weld deposit process, base material to be welded is directly contacted with cooling recirculation system, control overlay cladding cooling velocity in rich chromium cast iron weld deposit process and it is cooling when heat dissipation direction so that control the direction of growth of carbide, grow the vertical base metal surface of main wear phase i.e. carbide in rich chromium cast iron wear-resistant coating.The present invention has many advantages, such as that processing effect is good, high in machining efficiency.)

高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于循环水冷装置堆焊高铬铸铁耐磨涂层的方法及装置，属于焊接工艺技术领域。

背景技术

高铬铸铁是一种用途广泛的耐磨堆焊材料。采用堆焊的方法在韧性好的钢板上堆焊高铬铸铁耐磨合金，既可保证材料强度和韧性又可以保证材料表面的耐磨性能。高铬铸铁所以有良好的耐磨性，主要是由于含有高硬度的(Cr,Fe)₇C₃碳化物。

在实际的磨料磨损过程中，碳化物的磨损失效形式主要有两种：即剥落和被切削。因此，碳化物晶体若垂直于基体金属表面生长，则其横截面为耐磨面，在摩擦过程中基体与碳化物的界面处形成裂纹所需的应力集中就较大，碳化物在基体中不易破碎脱离基体，使合金的耐磨性提高。目前，耐磨工件表面堆焊的高铬铸铁涂层的碳化物相生长方向较为零乱，有的垂直于母材表面，有的平行于母材表面，还有的斜向生长。工件工作时，平行于基体金属表面生长碳化物晶体，则其周围易形成严重的应力集中，使碳化物在磨损过程中容易脱离基体，导致磨损性能下降。因此，现有堆焊高铬铸铁的耐磨工件使用性能较差、寿命较短。

发明内容

本发明的目的是为了针对现有技术的不足，提供一种高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法及装置，以提高工件表面堆焊高铬铸铁涂层耐磨性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法，包括以下步骤：

(1)将待焊母材置于循环水冷装置的铜管上表面，所述循环水冷装置包括铜管冷却装置和冷却循环系统，冷却循环系统设置有出水口和入水口，铜管冷却装置包括铜管和支撑部分，铜管的两端分别与冷却循环系统的出水口和入水口相连通，铜管设置于支撑部分上方；

(2)开启循环水冷装置，使冷却水在铜管和循环水冷装置间流通，将待焊母材置于铜管上，以待焊母材为基体，在其上表面进行高铬铸铁耐磨涂层的堆焊，堆焊过程中，待焊母材与冷却循环系统直接接触，控制高铬铸铁堆焊过程中堆焊层冷却速度和冷却时的散热方向进而控制碳化物的生长方向，使高铬铸铁耐磨涂层中主要耐磨相即碳化物垂直基体金属表面生长。

所述步骤(2)中，通过铜管中的冷却水对基体进行快速降温，在高铬铸铁耐磨涂层形成过程中，垂直焊接表面形成温度梯度，进而使碳化物垂直基体金属表面生长，碳化物晶体垂直于基体金属表面生长，则其横截面为耐磨面，在摩擦过程中基体与碳化物的界面处形成裂纹所需的应力集中就变大，碳化物在基体中不易破碎脱离基体，使所得具有高铬铸铁耐磨涂层的基体的耐磨性提高。

一种用于高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊的循环水冷装置，包括铜管冷却装置和冷却循环系统，冷却循环系统设置有出水口和入水口，铜管冷却装置包括铜管和支撑部分，铜管的两端分别与出水口和入水口相连通，铜管设置于支撑部分上方，铜管上方用于放置待焊母材，通过冷却循环系统及铜管中冷却水的流通，对高铬铸铁耐磨涂层堆焊过程中的待焊母材进行快速降温。

进一步的，所述铜管由多组U型铜管组成，其交错头尾相接，构成蛇形排布。

进一步的，所述铜管构成一个表面为长方形的铜管区。

进一步的，所述铜管所构成的表面为平面或者不规则的凹凸面。

进一步的，所述支撑部分包括托板和支架，托板固定于支架上，铜管设置在托板上。

进一步的，所述冷却循环系统为冷水机。本发明的有益效果如下：

有益效果：本发明的方法及所涉及的循环水冷装置结构简单，加工成本低，除铜管须简单造型外，其他部分均可直接从市场采购，易于实现工程化应用。本发明可用于多种形状和多种材质工件的高铬铸铁堆焊。本发明中冷却铜管直接与待焊母材接触，与现有高铬铸铁堆焊相比，提高了高铬铸铁堆焊冷却速率，凝固时过冷度增加，使堆焊层中高硬碳化物垂直于母材表面定向生长，形成更为耐磨的涂层。

附图说明

图1为本发明的用于高铬铸铁耐磨涂层堆焊的循环水冷工装的使用状态图；

图2为不规则母材与铜管装配示意图；

图中：1-冷水机；2-待焊母材；3-铜管；4-支架；5-托板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的一种用于高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊的循环水冷装置，包括铜管冷却装置和冷却循环系统，冷却循环系统为冷水机1，其设置有出水口和入水口，铜管冷却装置包括铜管3和支撑部分，支撑部分包括托板5和支架4，托板5固定于支架1上，铜管3设置在托板5上；铜管3的两端分别与出水口和入水口相连通，铜管3上方用于放置待焊母材2，通过冷水机1及铜管3中冷却水的流通，对高铬铸铁耐磨涂层堆焊过程中的待焊母材2进行快速降温。

其中，铜管由多组U型铜管组成，其交错头尾相接，构成蛇形排布。铜管构成一个表面为长方形的铜管区。铜管所构成的表面为平面或者不规则的凹凸面，以适应平整的待焊母材及不规则形状待焊母材的高铬铸铁耐磨涂层堆焊。适用于不规则形状母材的高铬铸铁堆焊时，待焊母材2和铜管3的装配如图2所示。

其中，铜管3由托板5和支架4组成的支撑结构托举，这样起到了支撑作用，有效防止了铜管与冷水机接口处的变形。

本发明的高铬铸铁耐磨涂层的选择性堆焊方法为：

将待焊母材置于循环水冷装置的铜管上表面，开启冷水机，使冷却水在铜管和循环水冷装置间流通，将待焊母材置于铜管上，以待焊母材为基体，在其上表面进行高铬铸铁耐磨涂层的堆焊，堆焊过程中，通过铜管中的冷却水对基体进行快速降温，在高铬铸铁耐磨涂层形成过程中，垂直焊接表面形成较大的温度梯度，进而使碳化物垂直基体金属表面生长，碳化物晶体垂直于基体金属表面生长，则其横截面为耐磨面，在摩擦过程中基体与碳化物的界面处形成裂纹所需的应力集中就变大，碳化物在基体中不易破碎脱离基体，使所得具有高铬铸铁耐磨涂层的基体的耐磨性提高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均在本发明要求的保护范围之内。