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本文针对氩弧焊枪导电嘴耐热、耐磨性差,工作过程中容易卡丝、偏丝和出现焊接强度低等问题,研究出新型的耐磨氩弧焊导电嘴的制备方法,以解决现有导电嘴使用寿命短和容易出现卡丝、断丝的问题。
首先对现有导电嘴进行表面处理,即在其表面制备化学镀Ni-P镀层和喷涂NiCrAlY耐热合金来提高导电嘴的耐磨性。
通过正交实验确定了CuW合金表面化学镀Ni-P的工艺和配方,结果表明CuW合金表面化学镀Ni-P首先必须在CuW合金表面进行预镀处理,才能进行化学镀Ni-P。其最佳配方为:NiSO425g/L,NaH2PO233g/L,乳酸18ml/L,碘酸钾 Smg/L,乙酸钠8g/L,丁二酸3g/L,丙酸3ml/L,苹果酸2g/L。通过对镀层的表面形貌、孔隙率、结合力、硬度、耐磨性等检测,在这种工艺和配方下得到的镀层表面光亮平整,无起皮、脱皮的现象;镀层的孔隙率为2.3个/CM2,结合力优良;显微硬度为602HV0.02,通过400℃,1小时热处理后达1005HV0.02,比现有导电嘴材料硬度提高了近1.7倍;通过摩擦磨损实验发现热处理后的镍磷镀层的耐磨性远远高于镀态条件下的镍磷镀层的耐磨性。现场实验表明,化学镀Ni-P镀层不耐氩弧焊起弧的高温烧蚀。
采用等离子喷涂的方法,在纯铜导电嘴表面喷涂NiCrAlY合金,对涂层的硬度、孔隙率、结合力、耐磨性等检测得到,涂层硬度为524HV0.02,其硬度值高于铜钨合金的(367.4HV0.02)硬度;孔隙率为8.6%;最大抗拉强度为47.9MPa,最小抗拉强度为37.6MPa;摩擦磨损实验发现,当磨损相同时间,NiCrAlY涂层磨损量大约为现有导电嘴6倍。
CuCr、CuW-WC材料既有较好的硬度,又有较高的耐热和耐电弧烧蚀性,开发了制备氩弧焊导电嘴的CuCr、CuW-WC材料,并对其组织形貌、硬度、电导率和耐磨性进行检测,结果表明:CuCr合金中,铜相呈封闭的云片状,铬相颗粒边缘球化且很规整,没有明显的棱角,铜相和铬相的分布比较均匀,材料表面含有少许孔隙缺陷,电导率为22.5(m/Ω.mm2),硬度为232.8HV0.02;而CuW-WC复合材料中,粉末分布比较均匀,基本没有孔隙缺陷,电导率为27.2(m/Ω.mm2),硬度为446HV0.02;两种材料与原导电嘴进行耐磨性比较发现,CuW-WC复合材料的耐磨性最好,CuCr合金的耐磨性较差。CuW-WC复合材料是制各耐磨导电嘴的良好材料。