1。2 国内和国外的研究现状

1。2。1 堆焊的概述

在现如今的社会，随着工业和科学技术突飞猛进的发展，各种机器零件特别是一 些工作环境有摩擦的工件的服役环境有时会非常复杂，从而导致大量机械设备会因为 磨损、腐蚀而不能使用。磨损消耗了大量的能源、浪费了大量的原材料，而且由于机 械之间的磨损导致工件损坏，派专门技术人员进行修理或者更换会浪费时间，并且消 耗大量的人力、物力，增加生产成本，使劳动生产率下降。与发达国家相比，我国大 量机械零部件的耐磨损性能处于较低的水平，还有很多不足的地方，每年由于磨损造 成的经济损失也非常惊人。所以，当前阶段，各国都在研究开发相应的对策，其中堆 焊凭借它的方便快捷的操作、比较低下的基础成本更是得到了广泛的重视。

堆焊的应用很广泛，一方面可以用于修复材料和零件因工作磨损而引起的失效部 位，另一方面，也可用于强化材料或零件的表面，这两种手段的作用都是延长零件或 材料的使用时间、节省那些比较昂贵的生产材料，最终达到降低制造成本，提高生产 产品的竞争力的目的。因此，在最近十几年国内外制造业对堆焊技术的研究和发展十 分重视，并且都在有关研究上投入巨大，各工业发达国家的相关研究院和学术机构均 设置了专门的研究人员和研究机制，用来促进堆焊技术和对焊设备以及堆焊材料的发 展。

（1）堆焊的定义和方法 堆焊是一种可以改善工件表面性能的焊接方法，除了能够改善表面耐磨性、耐腐

蚀性、耐高温等性能，还能改善工件的抗氧化性和耐冲击性。其原理是，在要加工的工件表面熔敷一层或多层合金材料，这种合金材料一般都具有一定性能，利用焊接连 接焊接零件的技术，在焊接零件或材料表面利用电流提供热，把在某一特性具有优势 的合金材料在表面进行敷焊的技术，这种方法就是堆焊。论文网

堆焊的常用方法有：焊条手工电弧堆焊、气体保护堆焊、埋弧堆焊、钨极和熔化 极氩弧堆焊等。随着焊接技术的不断创新，高效电弧堆焊(多丝焊、宽带极堆焊)、电 渣堆焊、TIG 堆焊、等离子弧粉末堆焊、高能束粉末堆焊等新方法不断得到发展[12]。

（2） 堆焊材料和设备 堆焊材料的成分和组织性能对最终的产品质量起着至关重要的影响，常见的堆焊

材料有普通焊条以及其他各种特制的无药焊丝、药芯焊丝等。由于各个工件的工作环 境和工作要求不同，所以按照材料中所占最高比例元素的种类，堆焊材料又分为 Fe 基、Ni 基、Cu 基合金等，在常用的材料中铁基合金应用最多，使用铁基最常见的是 在铁基合金堆焊材料中可以加入其它微量合金，从而改善堆焊的性能。 铁基药芯焊丝的优点如下[13]：

第一、生产效率比较高：在现如今的工业生产中可以通过控制自动化机器实现大 批量的自动化生产，并且这种铁基药芯焊丝的熔敷效率是普通焊条的 2-4 倍，与具有 相同直径大小的实芯焊丝相比，由于铁基药芯焊丝电流集中于外表面的钢皮上，电流 密度较大，导致堆焊的热效率较高。

第二、堆焊质量好：在药芯中添加的 Mn、Mg、Al 等合金元素以及其他 C、Si 等非金属元素发生冶金反应，增强了堆焊金属的力学性能和耐腐蚀等综合性能，焊缝 成形美观，节约了大量的后期处理时间。

第三、整体生产成本较低：由焊接飞溅损失的液态金属比较少，焊丝的整体利用 率比较高，同时焊丝熔敷效率达到 85%~95%。焊接电流密度较大，对于电能的消耗 在很大程度上得到降低。