轧辊自动埋弧堆焊的基本原理和一般自动埋弧焊接的相同，所用的设备一般均为自动埋弧焊的设备。在自动埋弧堆焊的过程中，堆焊电弧在通有电流的堆焊工件和金属焊丝之间燃烧，堆焊工件和金属焊丝在堆焊电弧的高温作用下被局部和全部熔化.为了保护熔融的液体金属免受空气中的有害气体影响，以及为了保存堆焊电弧的热量和防止金属的飞溅，采用了颗粒状的焊剂。即用一层一定厚度的焊剂覆盖在堆焊区上，堆焊电弧又使颗粒状焊剂部分熔化，并使堆焊电弧在有熔化了的焊剂所形成的弹性外壳的空间中燃烧，这个弹性外壳将可靠地将堆焊熔池隔绝于空气。轧辊自动埋弧堆焊方法示意图见图2-2。
图2-2 轧辊自动埋弧堆焊方法示意图
金属焊丝1以一定的速度连续、均匀地供给堆焊电弧5，并在堆焊电弧的高温作用下均匀地融化。金属熔滴通过堆焊电弧与钢轧辊6的熔融金属相混合，并形成堆焊熔池7。在熔融金属冷却结晶后得到焊渣壳8和未熔化焊剂9覆盖而成的堆焊金属10。堆焊时，由于钢轧辊的回转，未熔化的焊剂落入回收箱，以便回收再用。己冷却的焊渣壳则在钢轧辊部分重新接近堆焊电弧以前必须被清除掉。金属焊丝成圈地放置在附近的焊丝盘中，通过自动埋弧焊机的送丝机构，连续、均匀地送入堆焊电弧。
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2.3 轧辊堆焊的转动方式及焊接设备
2.3.1 转动方式
采用轧辊转动，焊枪静止，图2-3为其工作图。
图2-3 轧辊埋弧堆焊工作图
2.3.2 焊接设备
主要包括：堆焊设备、预热及焊后热处理炉、机加工设备、产品的质量检测仪器。
2.3.2.1 堆焊设备
目前国内冶金轧辊堆焊专用设备已形成系列装备。按堆焊轧辊承重能力小的有可承重5-10t的，最大的有可承重80-100t以上的大型轧辊专用堆焊设备；按堆焊轧辊的外形尺寸分，最长堆焊工件长度可达18m（堆焊无缝管厂连轧管机芯棒），最大堆焊工件直径则可达1.5-2 m（大型热轧支承辊）。 轧辊自动堆焊专用设备从整机系统来看通常主要由4 大部分组成：
1. 设备主体。包括轧辊（工件）转动及支承系统、焊接机头轴向移动系统、机头垂直升降系统、机头导前距离调整机构、机头（前后和左右倾）斜角度调整机构、机头摆动机构、主机架、横梁及相应结构件。
2. 焊接系统。包括焊接电源、焊接机头、机头焊接控制箱、机头摆动控制箱、单丝（带）焊枪（双丝
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焊枪）等。
3. 控制系统。包括主控制台（含PLC控制）、主轴驱动变频调速控制、机头轴向移动伺服控制、机头升降驱动控制、保温装置加热及温控系统、焊剂送给与回收电控系统等。
4. 辅助系统。包括轧辊（工件）加热与保温装置、焊剂送给与回收系统、除尘系统等。 2.3.2.2 预热及焊后热处理炉
轧辊焊前预热及焊后热处理炉目前都尽可能选用电炉，这是由于焊后热处理对炉温的准确性及均匀性有一定的要求（±10℃）。 预热温度320-410℃，热处理最高温度600℃即可。若因电力容量紧张，扩容受限，也可选用燃气炉，但必须保证温度准确可控。预热及焊后热处理炉可根据所堆焊轧辊的规格、重量以及批量等来配置。
2.3.2.3 机加工设备
机加工设备主要指通用车床、轧辊车床和磨床，分为粗加工和精加工。其规格能力一般按待加工堆焊轧辊规格和重量来匹配选购。
2.3.2.4 产品的质量检测仪器
针对轧辊堆焊，需配备以下检测器具：超声波探伤仪、磁粉探伤（着色探伤）仪、手持硬度计、手持接触式测温仪、轧辊尺寸测量器具等。
2.4 堆焊工艺
严格执行正确的轧辊堆焊工艺，是保证轧辊堆焊质量的好坏及成功与否的决定性因素。轧辊堆焊工艺路线见下图2-4：
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图2-4 轧辊堆焊工艺路线
2.4.1 轧辊堆焊前的车削加工
轧辊使用后，由于严重的热磨损、热疲劳，致使孔型表面凹凸不平并有网状龟裂，称为疲劳损伤层。为了保证轧辊堆焊层质量，提高轧辊堆焊效率，在堆焊前必须做好轧辊的表面清理及内部探伤工作，尤其各种裂纹要彻底清除。对于环裂较深处，采取局部车削，在车削中如发现个别的深孔沙眼，就需用电钻将沙眼钻深、扩大，再用手工电弧焊补焊。轧辊堆焊前车削加工的原则是消除轧辊表面的任何缺陷，对于新轧辊来说则应根据图纸尺寸将轧辊直径车小倒8-12mm，以保证堆焊层的厚度。另外，在堆焊前车削加工中还应当考虑在堆焊过程中防止熔渣被卡住的问题，所加工部分不应存在锐角。不允许车削后的轧槽有较薄部分，防治轧槽在堆焊过程中出现局部过热。
轧辊堆焊中由于采用3Cr2W8V实芯焊丝作为堆焊材料，堆焊后的切削加工时刀具极易磨损和受到破坏。因此，堆焊轧辊粗加工时，采用硬质合金刀具，磨刀时取负角约5°。机床转速约10r/min，吃刀量适当减少。
2.4.2 轧辊堆焊前的预热
堆焊前的预热是防止焊层出现裂纹的最有效的措施。它能减小堆焊层金属的冷却速度，减少堆焊层金属的结晶偏析，增加结晶的间隔时间，减少热应力的产生以及避免堆焊层金属产生结晶裂纹等。在轧辊预热后能减慢堆焊时冷却速度，可使基体金属在马氏体相变临界温度以上进行比较充分的分解，它能避免堆焊层金属的马氏体相变，防止堆焊焊缝热影响区的裂纹产生。
轧辊的预热时间，主要包括加热时间和保温时间。所谓的加热时间，是使轧辊在一定的加热速度下， 自常温加热到一给定温度所需要的时间；所谓的保温时间，是指轧辊表面加热到一定温度，在这
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个温度下继续加热一定时间，使轧辊各部分温差尽量减小。 轧辊的预热时间通常由以下经验公式计算：
τ= W×K (2-1)
式中: τ--轧辊的预热时间(min)；
W--与被加热物体的形状和尺寸有关的几何指数(cm)；
当加热轧辊时:
W=D×L/(4L+2D ) (2-2)
式中: D--轧辊直径(cm)；
L--轧辊辊身长度(cm) ；
K--加热条件的综合物理因素(min/cm)；
预热温度为320-410℃时，通常K=26 min/cm。
堆焊过程中应控制预热及层间温度高于Ms点，避免堆焊金属发生马氏体相变及淬回火效应，应使整个堆焊层焊完之后在热处理电炉中同时进行马氏体转变，只有这样才能保证堆焊层的组织、硬度均匀性。在预热过程中：要求预热升温速度为65-93℃/h（温度＜260℃ ；35-65℃/h)。预热保温时间按辊直径方向0.0833-0.166 h/cm(0.25-0.5 h/英寸) 来确定(具体时间取决于辊母材和堆焊金属合金成分),原则是确保辊坯从外到里热透。
辊芯的预热，原则上要求必须在电炉内进行。对于预热温度及层间温度要求不高的冶金轧辊，也可在堆焊设备上边旋转边用火焰加热。
2.4.3 轧辊堆焊
埋弧堆焊是轧辊堆焊最关键一环是堆焊。埋弧堆焊主要涉及堆焊规范参数和堆焊操作规程。 堆焊过程必须连续施焊，中途不允许停止。如遇意外情况停焊时，在层间温度保温装置不能保证轧辊层间温度时，应尽快进炉按预热温度要求保温。
进行圆周方向螺旋线堆焊时，为防止在辊身两端出现“缺肉”现象，在辊身的两端即始焊部位和终焊部位，均应先沿圆周方向堆焊一周（即在不移动堆焊机头的情况下堆焊一周），然后再进行螺旋线堆焊。同时为保证各堆焊层间硬度的均匀性，要求堆焊时应使各堆焊层间的焊道位置相互错开1/2 焊道宽度。
对φ3.2 mm实芯焊丝当采用自动埋弧堆焊时，要求：焊接电流为280-320A； 焊接电压为30-32V；焊接速度为550-650 mm/min （指轧辊堆焊层转动圆周线速度）；焊接极性采用直流正接；焊接电源特
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