本发明专利技术属于埋弧堆焊技术领域，特别是涉及一种通过外加复合脉冲交变纵向磁场作用下改善埋弧堆焊层冶金质量，提高其硬度的装置及方法。其特征在于：所述方法是首先将用铜管绕制而成的磁头装在埋弧焊焊枪上，将外加磁场电源与磁头通过导线相连；然后将磁头置于工件的正上方，磁头距工件距离在30mm～50mm；启动磁场电源，选取与焊接工艺参数相对应的激磁电流、磁场频率；使磁头产生复合脉冲交变纵向磁场；最后让埋弧焊焊枪与工件接触，然后覆上焊剂进行起弧焊接，使埋弧焊在磁头产生的复合脉冲交变纵向磁场内进行焊接。本发明专利技术在纵向磁场的作用下，熔池深宽比下降，堆焊层焊缝成形良好。磁场强度为96mT时，堆焊层焊缝的微观组织得到明显细化，出现硬质相碳化物改善组织，硬度提高了5.09HRC。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于埋弧堆焊
，特别是涉及一种利用复合脉冲交变纵向磁场作用 下改善埋弧堆焊层冶金质量，提高其硬度的装置及方法。
技术介绍
埋弧堆焊是一种借助在焊剂层下燃烧的电弧作为热源，将具有一定使用性能的 合金材料熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能的工艺方法，埋弧堆焊以其 焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘少等优点，常应用在大直径容器、轧钢生产 线的各种辊类等大型零件的制造与修复过程中，这些产品大多数对硬度要求很高。专 利ZL88105652是通过在药芯焊丝中添加合金元素的方法来提高堆焊层的硬度。专利 ZL200710035128是通焊条药皮中加入大量的铁粉以及多种合金元素且不加任何矿石粉的 技术方案，改变了现有堆焊焊条的成分结构，使堆焊金属硬度提高。以上专利只能提高特 定材质堆焊层硬度，且需要改变焊接材料成分来提高堆焊层硬度，近年来这些合金元素价 格大幅上涨、提高了成本，同时也加重了对环境的污染。另外有文献介绍，外加纵向磁场能 够细化管线钢埋弧焊缝金属晶粒组织，提高管线钢埋弧焊熔覆金属的低温韧性或抗腐蚀性 能，但是对堆焊层硬度未有报导。本专利技术是在埋弧堆焊过程中外加复合脉冲交变纵向磁场， 在磁场的作用下，使堆焊层金属晶粒得到细化，出现硬质相碳化物改善组织，从而提高埋弧 堆焊层硬度。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种在埋弧堆焊过程中外加复合脉冲交变纵向磁场(磁力线 电弧同轴)，磁场作用于电弧和熔池的装置和方法。该专利技术磁头结构紧凑、重量轻、直接安装 在焊枪上，不影响正常生产，且是在不改变传统埋弧焊工况如焊接材料和焊接工艺参数等 情况下，使堆焊层焊缝的微观组织得到细化，并提高堆焊层金属硬度。本专利技术适合于各种中 厚板碳钢、合金钢材料的埋弧堆焊。技术方案本专利技术是通过以下技术方案实现的一种提高埋弧堆焊层硬度的方法，其特征在于所述方法是按以下步骤进行(1)、将用铜管绕制而成的磁头安装在埋弧焊焊枪上，铜管外接内循环水冷器，内 循环水冷器中将冷却水通过管道进入铜管回流到水冷器，从而达到冷却水的循环；磁场电 源的输出两端接铜管的两端输出；(2)、将磁头置于工件的正上方，磁头距工件距离在30mm 50mm ；启动磁场电源， 选取与焊接电流及焊接电压相应的激磁电流、磁场频率；使磁头产生复合脉冲交变纵向磁 场；(3)、使埋弧焊枪在磁头产生的复合脉冲交变纵向磁场内进行焊接。在步骤(2)中所述磁场参数占空比为50%，激磁电流为160-500A/80-230A (峰 值/基值)、磁场频率为5Hz。在步骤(3)的焊接时，磁头是安装在焊枪上的，焊缝始终在复合脉冲交变纵向磁 场的作用下成形。一种如上所述的提高埋弧堆焊层硬度的装置，包括焊接小车(焊丝盘、焊剂漏斗、 焊枪)、焊机、磁场电源以及内循环水冷器。其特征在于焊枪上装有一个磁头，磁头中的铜 螺线管与内循环水冷器连接，同时铜螺线管通过导线连接至外部的一个磁场电源上。本专利技术的优点如下1、可以在不改变传统埋弧焊工况的情况下，使堆焊层焊缝的微观组织得到改善， 硬度提高了 5. 09HRC。2、堆焊层晶粒度由原来的28. 96 μ m下降到24. 25 μ m,晶粒得到细化。3、本专利技术适合于各种中厚板碳钢、合金钢材料的埋弧堆焊。附图说明图1为本专利技术的主要结构示意图。图2为本专利技术的激磁电流波形图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述在图1中，1焊机，2焊枪，3焊丝盘，4送丝机构，5磁头，6电弧区，7焊丝，8焊剂，9 磁场电源，10内循环水冷器，11母材，12焊缝金属，13渣壳，14熔渣，15熔池。本专利技术提供，所述装置主要有埋弧焊机、 与焊机连接的埋弧焊小车、磁场电源、内循环水冷器与安装在埋弧焊枪上的磁头组成。磁头 由连接法兰、铜螺线管、陶瓷垫片、磁芯组成。如图1所示，本专利技术的主要结构是焊机1与焊枪2连接，焊丝盘3通过送丝机构 4、磁头5往电弧区6输送焊丝7 ；标注8为焊剂，磁头内设有铜螺线管；磁场电源9与内循 环水冷器10分别通过导线与铜螺线管相连，使埋弧焊枪始终在磁头产生的复合脉冲交变 纵向磁场内进行焊接。所述方法是在堆焊过程中，通过复合脉冲交变纵向磁场对埋弧堆焊熔池进行动态 控制，以减弱基体的稀释，减少了偏析，细化晶粒，从而提高堆焊层的硬度。所述方法是按以下步骤进行1、将用铜管绕制而成的磁头安装在埋弧焊焊枪上，铜管外接循环水冷器，将磁场 电源与磁头相连；2、将磁头置于工件的正上方，磁头距工件距离在30mm 50mm ；启动磁场电源，选 取与焊接工艺参数相对应的激磁电流、磁场频率；使磁头产生复合脉冲交变纵向磁场；磁 场参数占空比为50%，激磁电流为160-500A/80-230A(峰值/基值)，磁场频率为5Hz。3、埋弧焊枪在磁头产生的复合脉冲交变纵向磁场内进行焊接。磁头是安装在焊枪 上的，焊缝始终在复合脉冲交变纵向磁场的作用下成形。试验及测试结果利用本专利技术装置在Q235B试板上进行埋弧堆焊，焊后沿焊缝横截面截取试件，测 定焊缝晶粒度，并用洛氏硬度计测量焊缝断面的硬度。试板材质低碳钢Q235B ；试板规格200mm* 100mm* 14mm ；焊丝ZY_YD243，成分见表1 ；焊剂ZD-SF-400；焊机LINC0LNIDEALARC DC-1000 ；磁场参数见表3。表1ZY-YD243焊丝典型化学成分(wt% )本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高埋弧堆焊层硬度的方法，其特征在于：所述方法是按以下步骤进行：（１）、将用铜管绕制而成的磁头安装在埋弧焊焊枪上，将外加磁场电源与磁头通过导线连接；（２）、将磁头置于工件的正上方，磁头距工件距离在３０ｍｍ～５０ｍｍ；启动磁场电源，选取与焊接工艺参数相对应的激磁电流、磁场频率；使磁头产生复合脉冲交变纵向磁场；（３）、使埋弧焊在磁头产生的复合脉冲交变纵向磁场内进行焊接。
【技术特征摘要】
1.一种提高埋弧堆焊层硬度的方法，其特征在于所述方法是按以下步骤进行(1)、将用铜管绕制而成的磁头安装在埋弧焊焊枪上，将外加磁场电源与磁头通过导线 连接；(2)、将磁头置于工件的正上方，磁头距工件距离在30mm 50mm；启动磁场电源，选取 与焊接工艺参数相对应的激磁电流、磁场频率；使磁头产生复合脉冲交变纵向磁场；(3)、使埋弧焊在磁头产生的复合脉冲交变纵向磁场内进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种提高埋弧堆焊层硬度...
【专利技术属性】
技术研发人员：常云龙，陈章，路林，焦方龙，吴宁，梅强，吴迪，朱琳琳，唐清华，杨旭，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89
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