焊接和相关工艺广泛用于制造、修理和修复损坏或磨损的工件。最常见的应用包括刨削和切割、异种钢和“难焊”钢焊接、铸铁焊接、铝合金焊接、耐磨零件焊接,以及堆焊。
切割和开槽焊条通常用于修复工作,用于在焊接前去除焊接缺陷或裂纹,用于制备坡口或孔,以及用于切割板材或棒材。碳弧气刨碳棒同样适用于非合金钢和不锈钢、铸铁、铝和铜合金,但不适用于纯铜。
该工艺基于与普通焊条相同的原理,电弧在碳棒末端和工件之间燃烧。然而,碳弧气刨碳棒的特殊涂层形成强大的气体喷射,吹走被电弧熔化的材料,形成坡口等形状。可以通过反复刨削形成深沟。通常情况下,无需进一步准备即可进行焊接;然而,当对不锈钢进行气刨时,需要通过研磨去除碳化表面层。
当涉及到异种金属焊接的应用时,通常需要将非合金钢或低合金钢与奥氏体不锈钢连接。通过正确选择焊接材料,这些不同的接头易于焊接。合适的填充材料是超合金不锈钢焊材,其提供与非不锈钢混合的焊接金属以形成高强度奥氏体或奥氏体-铁素体焊缝。
维修和维护焊接通常涉及维修轴、齿轮和机器部件等中常见的所谓“难以焊接”的钢材。这些难焊钢包括高碳钢、调质钢、工具钢、耐磨钢和弹簧钢等。“未知”钢材通常也需要焊接,如果成分未知或钢材类型不清楚,则应将其视为难焊钢。这些钢的一个共同特征是它们有硬化的倾向,这导致在焊接过程中有很高的裂纹倾向。防止这种情况需要预热或后加热处理,这在进行维修时通常是不可能的。
铸铁是一种铁合金,含有2%至5%的碳以及一些硅和锰。大多数等级的铸铁都很难焊接,因为它们的抗拉强度低,会变形,使其变脆,焊接应力很容易导致焊缝出现裂纹或缺陷。然而,焊接是可能的,铸铁件通常通过MMA冷焊进行修复,在工件中产生尽可能少的热量。并轻轻焊接以释放应力。
耐磨钢用于较软结构钢提供的耐磨性不够的应用中。典型的应用包括在采石场、矿山和设备(如装载机和推土机)等位置暴露于土壤、岩石或砾石磨损的结构。现代耐磨钢易于焊接,根据焊接所需的性能,可根据具体情况选择耗材。当焊接大厚度耐磨钢时,可以通过使用奥氏体不锈钢耗材来消除预热的需要。
铝因其重量轻、导电性好、耐腐蚀性强和可焊性强,广泛应用于从造船到运输设备、包装材料、电气和航空航天等许多工业领域。铝生产焊接通常包括MIG或TIG焊接。MMA焊接很少使用,但适用于小型维修应用,尤其是在不能使用气体保护电弧焊的情况下。
铝的熔点约为600°C,其热导率是钢的四倍。这意味着,当焊接铝和厚材料需要预热时,需要相对较高的热量。铝的热膨胀系数大约是钢的两倍,这意味着焊接产生的潜在变形也同样更高。许多铝合金很容易产生热裂纹,因此当熔池硬化时,焊缝很容易开裂。因此,必须正确选择耗材,以避免在熔池中产生裂纹敏感成分。
由于磨损的材料和设备需要维修,不同行业的磨损会导致相当大的成本。磨损形式可包括磨损、金属与金属接触、冲击磨损、腐蚀和高温。堆焊是一种常用的耐磨损工艺,也是在新零件投入使用前延长其使用寿命的一种有用方法。堆焊Surfacing通常被称为堆焊hardfacing,具体指的是使用坚硬耐磨的焊接材料进行堆焊。根据应用情况,可以使用较软的耗材和耐腐蚀耗材进行表面处理,但在选择耗材之前应明确使用要求。