[发明专利]钢厂开炉钻头刃口表面堆焊耐高温耐磨损硬质合金的方法

说明书

本发明公开了一种钢厂开炉钻头刃口表面堆焊耐高温耐磨损硬质合金的方法，包括1)粘结相的选择；2)硬质相的选择；3)焊接前的准备；4)编辑焊接程序；5)焊接过程执行等步骤。本发明采用双路送粉混合焊接，实现焊接时电弧混粉材料合金化，采用高温钴基作为耐高温的粘结相，采用硬度1800HRC的WC作为磨粒磨损的硬质相，获得耐高温耐磨损的硬质钴基碳化钨合金。

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种钢厂开炉钻头刃口表面堆焊耐高温耐磨损硬质合金的方法。

背景技术

钢厂开炉钻头在实际使用时为冲击钻的形式，旋转在炉壁内冲击，将炉壁击穿把液态铁水放出来。现有技术的钢厂开炉钻头从未采用过熔化焊焊接工艺，一般为做好的合金YGB硬质合金块使用钎焊的方式将其机械咬合在刃口表面。现有技术钢厂开炉钻头往往使用寿命短，一般只能打一炉就要报废且效率低，报废形式为剥落及刃口崩块。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种钢厂开炉钻头刃口表面堆焊耐高温耐磨损硬质合金的方法，采用双路送粉混合焊接，实现焊接时电弧混粉材料合金化，采用高温钴基作为耐高温的粘结相，采用硬度1800HRC的WC作为磨粒磨损的硬质相，获得耐高温耐磨损的硬质钴基碳化钨合金。

技术方案：本发明的钢厂开炉钻头刃口表面堆焊耐高温耐磨损硬质合金的方法，其特征在于：包括下述步骤：

1)粘结相的选择：采用高温钴基作为耐高温的粘结相，粘结相包括如下质量百分比的各组分：C 2.6-3.0，Cr 30-33，Si 1.0-2，W 14-17，Fe＜3，Mo 3-5，Ni 3.5-4.0，Mn0.7-1.2，Co余量，合金硬度大于55HRC，在800摄氏度的高温环境下具有耐磨作用；

2)硬质相的选择：采用硬度1800HRC的WC作为磨粒磨损的硬质相，硬质相包括如下质量百分比的各组分：W 95-96，LC 3.8-4.1；硬质相与粘结相的质量比为1:1；

3)焊接前的准备：将钻头刃口安装在双轴协同变位机上；采用80目-150目的筛网对粘结相、硬质相的粉末进行筛选；筛选后的粘结相、硬质相分别装入送粉器的第一送粉桶与第二送粉桶中；

第一送粉桶通过第一粉管与焊枪的等离子喷嘴的第一下粉口连通，单独输送粘结相粉体；第二送粉桶通过第二粉管与焊枪的等离子喷嘴的第二下粉口连通，单独输送硬质相粉体；

三个第一下粉口的直径为1.2mm，第一下粉口底部与水平面夹角角度为45°，三个第一下粉口之间的夹角角度为10°；二个第二下粉口的直径为2mm，第二下粉口底部与水平面夹角角度为66°，二个第二下粉口之间的夹角角度为10°；送气孔的直径为2.5mm；

钨针选择直径2.4mm，钨针尖打磨角度30°，将钨针插入送气孔内，使用钨针调节工具调节钨针在送气孔内的位置，打开等离子气与焊接保护气；

使用焊接控制系统的HMI屏设置等离子电流10A，等离子气1L/min，打开维护，即打开等离子弧，开启等离子电流和等离子气，这时焊枪的等离子中心孔处出现电弧；

4)编辑焊接程序：将焊枪下端的等离子喷嘴调试至待焊工件表面15mm-19mm处，设置开炉钻头刃口起弧点及收弧点；将粘结相粉体调试至焊接方向的前端，硬质相粉体调试至焊接方向的后端，实现焊接时电弧混粉材料合金化；

根据粘结相粉体的特性，设置焊接电流80A，焊接速度80mm/min，粘结相粉体送粉量5g/min，硬质相粉体送粉量5g/min，焊接时等离子气0.7L/min，等离子电流10A，保护气8L/min，粘结相粉体送粉气流量2.5L/min，硬质相粉体送粉气流量3.5L/min，摆动宽度2mm，摆动频率2Hz启动高速摆动，摆动左右停留0.02s；使用机器人在线调用参数模式；