專利名稱：小孔徑通孔的堆焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小孔徑通孔的堆焊方法，特別涉及一種核電產(chǎn)品中小孔徑通孔的耐磨堆焊方法。
背景技術(shù)：
隨著核電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)核電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化要求越來(lái)越迫切。在核電產(chǎn)品制造中，小孔(深度為30mm至32mm、孔徑為14mm至16. 5mm)的耐磨堆焊一直是制約核電產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的瓶頸之一。該類產(chǎn)品是核電設(shè)備的核心動(dòng)作零件，其運(yùn)動(dòng)的可靠性是保證反應(yīng)堆功能穩(wěn)定的關(guān)鍵。該類產(chǎn)品處在高溫、高壓、以及腐蝕的工況下，且工作面需要承受摩擦和沖擊，這就要求該類產(chǎn)品的工作面在高溫高壓條件下具有良好的耐磨性。目前該類產(chǎn)品在需要耐磨的工作面采用鈷基合金堆焊，基體材料為不銹鋼，堆焊該類產(chǎn)品最大的難點(diǎn)在于小孔的堆焊。由于小孔的深度較深，深度為30mm至32mm，孔徑較小，內(nèi)徑為14mm至16. 5mm,因此堆焊操作難度大。最終機(jī)加工后要求堆焊層最小厚度為 2. 25mm,規(guī)定堆焊層平均硬度為39 HRC至47HRC，且最大值與最小值之差不超過(guò)HRC5，堆焊層越薄，稀釋率越高，薄的堆焊層很難滿足該硬度要求。母材與堆焊材料為異種材料，堆焊層容易出現(xiàn)裂紋、孔洞等缺陷。由于以上難點(diǎn)，很難獲得組織性能滿足設(shè)計(jì)要求的堆焊層，目前國(guó)內(nèi)該類產(chǎn)品依賴進(jìn)口。由于這種現(xiàn)狀，嚴(yán)重束縛了我國(guó)核電工業(yè)的快速發(fā)展。而現(xiàn)有的堆焊技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)該類小孔的堆焊，中國(guó)專利文獻(xiàn)(CN101733522A)公開了一種“小孔TIG堆焊槍”，只能對(duì)孔徑> 50mm的小孔進(jìn)行堆焊。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于該類小孔堆焊工藝的不足是
(1)小孔深度較深、孔徑較小，堆焊操作難度大；
(2)堆焊層容易出現(xiàn)裂紋、孔洞等缺陷；
(3)堆焊層達(dá)不到規(guī)定的硬度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供一種小孔徑通孔的堆焊方法，用來(lái)降低小孔堆焊工藝難度，使堆焊層無(wú)裂紋、孔洞等缺陷，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求，為核電設(shè)備提供優(yōu)良的核心動(dòng)作零件。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種小孔徑通孔的堆焊方法，所述小孔徑通孔的深度為30mm至32mm、孔徑為14mm至 16. 5mm，其步驟如下
第一步、在待加工工件的第一端部待堆焊部位加工第一堆焊孔，孔徑為堆焊所需尺寸， 深度為超過(guò)整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半；
第二步、在所述工件的第二端部設(shè)置第一排氣孔；
第三步、將所述工件進(jìn)行清洗后安裝在工裝上，對(duì)第一堆焊孔進(jìn)行第一次堆焊； 第四步、在所述工件的第二端部待堆焊部位加工第二堆焊孔，孔徑為堆焊所需尺寸，深度至少為整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半；
第五步、在所述工件的第一端部設(shè)置第二排氣孔；
第六步、將所述工件進(jìn)行清洗后安裝在所述工裝上，對(duì)第二堆焊孔進(jìn)行第二次堆焊； 第七步、機(jī)加工小孔徑通孔至所需尺寸。進(jìn)一步，所述工裝為隔熱工裝，在所述第三步步驟前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，在所述第三步步驟完成后，將工件放在保溫材料中緩冷；在所述第六步步驟前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，在所述第六步步驟完成后，將工件放在保溫材料中緩冷。進(jìn)一步，所述預(yù)熱溫度為彡260°C，所述預(yù)熱時(shí)間為1. 5小時(shí)至2小時(shí)。進(jìn)一步，所述第五步中的第二排氣孔由第三步堆焊時(shí)留出的小孔形成，所述第二排氣孔的內(nèi)徑彡5mm。進(jìn)一步，在所述第一堆焊孔與第一排氣孔之間設(shè)置一個(gè)30度至60度的倒角；在所述第二堆焊孔與第二排氣孔之間設(shè)置一個(gè)30度至60度的倒角。進(jìn)一步，所述第一堆焊孔和/或第二堆焊孔可以為直孔，也可以為錐形孔。進(jìn)一步，所述錐形孔的圓錐半角為5度至8度。進(jìn)一步，所述工件為不銹鋼材料，所述焊接方法為手工氧乙炔焊，氧乙炔火焰采用碳化焰，焊接位置為平焊，堆焊填充材料為鈷基合金，鈷基合金焊絲直徑為2. 5mm至4mm。本發(fā)明的有益效果是
(1)從兩端部分兩次進(jìn)行堆焊，降低了堆焊的難度；
(2)在堆焊過(guò)程中留出排氣孔，解決了堆焊時(shí)易出現(xiàn)回火從而產(chǎn)生裂紋、孔洞等缺陷的問(wèn)題；
(3)選用合理的熱處理制度，確保了堆焊層的質(zhì)量，從而獲得組織性能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的堆焊層。


附圖1是工件第一端部加工后待堆焊的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是工件第二端部加工后待堆焊的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)號(hào)分別為
1.工件；2.第一端部；
4.第一堆焊孔； 5.第一排氣孔； 52.第二階梯孔；6.倒角； 8.第二排氣孔； 9.第一堆焊層；
3.第二端部； 51.第一階梯孔； 7.第二堆焊孔； 10.倒角。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的小孔徑通孔的堆焊方法的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)附圖1，針對(duì)孔深為30mm至32mm，孔徑為14mm至16. 5mm的小孔，本發(fā)明提供一種小孔徑通孔的堆焊方法，對(duì)工件1的兩端分別先后進(jìn)行堆焊，其步驟為在工件1的第一端部2待堆焊部位加工第一堆焊孔4，孔徑為堆焊所需尺寸，孔深為超過(guò)整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半，以30mm深的通孔的工件1為例，孔深為16mm至18mm，最大孔徑為 15. 5mm至16. 5mm ；在工件1的第二端部3設(shè)置第一排氣孔5，第一排氣孔5可以是一直孔， 也可以由第一階梯孔51和第二階梯孔52組成，階梯孔的加工使堆焊操作更加方便；將工件 1進(jìn)行清洗后安裝在工裝上，對(duì)第一堆焊孔4進(jìn)行第一次堆焊；在工件1的第二端部3待堆焊部位加工第二堆焊孔7，孔徑為堆焊所需尺寸，深度至少為整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半，以30mm深的通孔的工件1為例，孔深為15mm至17mm，最大孔徑為15. 5mm至16. 5mm ； 在工件1的第一端部2設(shè)置第二排氣孔8 ；將工件1進(jìn)行清洗后安裝在工裝上，對(duì)第二堆焊孔7進(jìn)行第二次堆焊；堆焊完成后機(jī)加工小孔徑通孔至所需尺寸。對(duì)工件1的堆焊分成兩次進(jìn)行，相當(dāng)于小孔的深度減小了一半，大大降低了堆焊的難度。排氣孔的設(shè)置，有效地解決了堆焊時(shí)易出現(xiàn)回火從而產(chǎn)生裂紋、孔洞等缺陷的問(wèn)題。在第一次堆焊時(shí)，在第一堆焊孔4與第一排氣孔5之間加工有一個(gè)30度至60度的倒角6，倒角6有利于堆焊時(shí)廢氣的排出，并避免回火的發(fā)生，第一次堆焊時(shí)第一堆焊層9留出的一個(gè)小孔在第二次堆焊時(shí)可以用作第二排氣孔8，在第二次堆焊時(shí)，同樣在第二堆焊孔7 與第二排氣孔8之間加工有一個(gè)30度至60度的倒角10，如果第一次堆焊時(shí)第一堆焊層9 留出的小孔達(dá)不到內(nèi)徑彡5mm要求，則可以機(jī)加工出第二排氣孔8。為了確保堆焊層的質(zhì)量，獲得組織性能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的堆焊層，采用合理的熱處理制度，焊前預(yù)熱、焊后緩冷以及堆焊過(guò)程中保溫等措施能有效地防止焊層產(chǎn)生裂紋。 工裝采用隔熱工裝，在第一次堆焊前對(duì)工件1進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，第一次堆焊完成后，將工件1放在保溫材料中緩冷；在第二次堆焊前對(duì)工件1進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，第二次堆焊完成后，將工件1放在保溫材料中緩冷，所采用的預(yù)熱溫度為> 260 所采用的預(yù)熱時(shí)間為1. 5小時(shí)至2小時(shí)。對(duì)于孔深相對(duì)較大的待加工小孔徑通孔，第一堆焊孔4可以設(shè)置成錐形孔，錐形孔有利于堆焊操作，從而減小堆焊難度，錐形孔的圓錐半角為5度至8度為宜，對(duì)于第二堆焊孔7也可以設(shè)成錐形孔，或者第一堆焊孔4和第二堆焊孔7同時(shí)設(shè)置成錐形孔。在核電設(shè)備中，工件1 一般為不銹鋼材料，加工形成的工作面為鈷基合金，采用手工氧乙炔焊對(duì)不銹鋼母材進(jìn)行堆焊，堆焊填充材料為鈷基合金，鈷基合金焊絲直徑為2. 5mm 至4mm，氧乙炔火焰采用碳化焰，堆焊時(shí)采用平焊的方式沿內(nèi)壁熔敷。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種小孔徑通孔的堆焊方法，所述小孔徑通孔的深度為30mm至32mm、孔徑為14mm 至16. 5mm，其步驟如下第一步、在待加工工件的第一端部待堆焊部位加工第一堆焊孔，孔徑為堆焊所需尺寸， 深度為超過(guò)整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半；第二步、在所述工件的第二端部設(shè)置第一排氣孔；第三步、將所述工件進(jìn)行清洗后安裝在工裝上，對(duì)第一堆焊孔進(jìn)行第一次堆焊；第四步、在所述工件的第二端部待堆焊部位加工第二堆焊孔，孔徑為堆焊所需尺寸，深度至少為整個(gè)待堆焊小孔徑通孔深度的一半；第五步、在所述工件的第一端部設(shè)置第二排氣孔；第六步、將所述工件進(jìn)行清洗后安裝在所述工裝上，對(duì)第二堆焊孔進(jìn)行第二次堆焊；第七步、機(jī)加工小孔徑通孔至所需尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述工裝為隔熱工裝， 在所述第三步步驟前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，在所述第三步步驟完成后，將工件放在保溫材料中緩冷；在所述第六步步驟前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，堆焊過(guò)程中進(jìn)行保溫，在所述第六步步驟完成后，將工件放在保溫材料中緩冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述預(yù)熱溫度為 ^ 260°C，所述預(yù)熱時(shí)間為1. 5小時(shí)至2小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述第五步中的第二排氣孔由第三步堆焊時(shí)留出的小孔形成，所述第二排氣孔的內(nèi)徑> 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于在所述第一堆焊孔與第一排氣孔之間設(shè)置一個(gè)30度至60度的倒角；在所述第二堆焊孔與第二排氣孔之間設(shè)置一個(gè)30度至60度的倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述第一堆焊孔和/或第二堆焊孔為錐形孔或直孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述錐形孔的圓錐半角為5度至8度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的小孔徑通孔的堆焊方法，其特征在于所述工件為不銹鋼材料，所述焊接方法為手工氧乙炔焊，氧乙炔火焰采用碳化焰，焊接位置為平焊，堆焊填充材料為鈷基合金，鈷基合金焊絲直徑為2. 5mm至4mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小孔徑通孔的堆焊方法，特別涉及一種核電產(chǎn)品中小孔徑通孔的耐磨堆焊方法。針對(duì)孔深為30mm至32mm、孔徑為14mm至16.5mm的小孔工件的兩端分別先后進(jìn)行堆焊加工，并在加工端的另一端設(shè)置排氣孔，在堆焊過(guò)程的前中后期，采取合理的熱處理工藝，使加工后的堆焊層的質(zhì)量得到保證，從而獲得組織性能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的堆焊層。
文檔編號(hào)B23K5/213GK102284764SQ20111021183
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者單國(guó)豪, 溫衛(wèi)超, 王方, 顧善生 申請(qǐng)人:上海第一機(jī)床廠有限公司