[发明专利]精锻机锤头堆焊用焊丝及精锻机锤头堆焊方法

说明书

本发明涉及堆焊技术领域，尤其涉及一种精锻机锤头堆焊用焊丝，包括如下质量分数的化学成分：碳：≤0.05％；硅：0.01％‑0.05％；镍：35％‑40％；钴：12％‑17％；铌：2.5％‑5.5％；钛：1.2％‑2.0％；铝：0.2％‑1.2％；硼：≤0.12％；锆：0.02％‑0.2％；其余为铁。还涉及一种精锻机锤头堆焊方法，在精锻机锤头基体的作业面上依次堆焊打底层、过渡层和耐磨层，耐磨层的堆焊焊丝采用如上所述的精锻机锤头堆焊用焊丝。该焊丝为低热膨胀系数型铁基高温合金焊丝，用于精锻机锤头耐磨层的堆焊具有优良的抗裂性和抗热疲劳性能，同时在锤头作业温度区间又兼备良好的高温强度和高温稳定性，因此能够提高锤头耐磨层的高温热强性、热稳定性和抗裂性，且堆焊层无裂纹，可使得堆焊后的锤头使用寿命得到大幅度提升，降低堆焊材料成本。

技术领域

本发明涉及堆焊技术领域，尤其涉及一种精锻机锤头堆焊用焊丝及一种精锻机锤头堆焊方法。

背景技术

堆焊技术是金属电弧增材制造、再制造的核心手段和载体，而堆焊材料的性能对其工程应用起着至关重要的作用。堆焊增材制造、再制造在建设绿色工业、资源节约型、环境友好型社会以及发展循环经济中有着独特作用。

精锻机是一种快速精密锻压设备，它是一种由四个对称锤头组成且可以对金属坯料进行高频率锻打的短冲程压力机。精锻机每个锤头的锻压力为15吨-2500吨，每分钟可打击125次-2000次。锤头除了要承受高频高强度的冲击力以外，还要受到锻件1000℃以上高温烘烤的热应力影响，所以锤头很容易出现凹陷、裂纹等缺陷。缺陷会严重影响产品质量，因此要经常修复或更换锤头，使锤头成为易耗品。采用堆焊技术对精锻机锤头新品进行堆焊增材制造和旧品的再制造可提高锤头使用寿命，实现锤头的循环再利用，有效地避免因锤头使用寿命短而失效、报废造成的经济损失。

目前工业生产在用的精锻机锤头堆焊修复用焊丝主要是型号单一的镍基焊丝，其分为过渡层用焊丝和工作层用焊丝两种，在实际生产应用中的主要问题是锤头经堆焊修复后使用寿命短、堆焊层内微裂纹无法彻底消除造成质量不稳定，采用预热400℃手工TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding，又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊)，工人劳动强度大，作业周期长，一个锤头要几周时间才能焊完。

由于锤头承受长时间高温锻打、工况条件恶劣，因此，为保证锤头的高温稳定性和热强性，目前在用的工作层镍基高温合金焊丝采用的是沉淀强化型变形镍基高温合金焊丝，虽然是变形高温合金，但其合金元素总量已经达到43％-45％，而且还含有4.4％-5.8％(Al+Ti)沉淀强化元素，形成大量的γ′相，使合金的塑韧性大幅降低，是变形镍基高温合金中的难变形高温合金。在实际堆焊操作过程中，裂纹问题很难消除，而且裂纹长短、走向都不确定，严重影响锤头使用寿命。堆焊金属的裂纹主要是由焊接残余应力造成的，而残余应力是焊接熔池凝固收缩及降温过程的热膨胀系数不同造成的，热膨胀系数越大焊接残余应力也越大，若热膨胀系数足够小则焊接残余应力会降的很低，这对焊接刚性大的工件避免产生裂纹非常有利，而目前应用的镍基合金堆焊金属由于热膨胀系数过大造成焊接残余应力过大，是造成堆焊金属裂纹的重要原因之一。因此，亟需一种热膨胀系数低的焊丝，用于精锻机锤头的堆焊，以减少裂纹。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热膨胀系数低的精锻机锤头堆焊用焊丝，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种精锻机锤头堆焊用焊丝，精锻机锤头堆焊用焊丝包括如下质量分数的化学成分：碳：≤0.05％；硅：0.01％-0.05％；镍：35％-40％；钴：12％-17％；铌：2.5％-5.5％；钛：1.2％-2.0％；铝：0.2％-1.2％；硼：≤0.12％；锆：0.02％-0.2％；其余为铁。

优选地，精锻机锤头堆焊用焊丝的直径为1.2mm-1.6mm。