压特性的直流电源。此外，电源应具有低电压，大电流输出、控制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。电源的额定电流视所用带宽而异，一般对60mm×0.5mm带极，额定电流为1500A，90mm×0.5mm为2000A，120mm×0.5mm为25O0A。 焊剂
获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊焊剂的电导率需达2～3Ω-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40%，堆焊过程为电弧过程，在40%～50%范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50%后，可形成全电渣过程。CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。
除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（日本）、EST122（德国）、Sandvik37S（美国）；国产的SJ15、SHD202等等。 磁控装置
对于宽带极（带极宽度大于60mm）电渣堆焊，由于磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，随着带极宽度增加，堆焊电流增大，咬边现象越重，因此必须采用外加磁场的方法来防止咬边的产生（磁控法）。如图所示。同时必须合理布置磁极位置，选择合理的激磁电流大小，外加磁场太强或太弱均会影响堆焊焊道的成形（图2）。二个磁极的磁控电流应可分别调整。比如对于非预热的平焊位置的工件，当带极为60mm×0.5mm时，磁控装置的南、北极控制电流分别为1.5A和3.5A；对于90mm×0.5mm的带极则分别为3A和3.5A。 工艺参数
采用合理的堆焊工艺参数是保证电渣堆焊过程稳定，焊缝质量良好的有效手段。影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。
① 精确控制焊接电压对带极电渣堆焊具有重要意义，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V之间优选。
② 焊接电流对带极电渣堆焊质量影响也较大。焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均随这增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，比如对φ75mm×0.4mm的带极，电流可在1000～1300A之间优选。
③ 随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～17cm/min。
④ 带级电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，一般推荐采用水平位置或稍带坡度（1º～2º；）的上坡焊为宜。
⑤ 其他一些参数的推荐值为：带极伸出长度为25～35mm，焊剂厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。 应用范围
带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊比有以下优点： 1）熔敷效率高，在中等电流下，比埋弧焊高50%；
2）熔深浅而均匀，母材稀释率低，一般可控制在10%以下，比埋弧焊小一倍、单层堆焊即可满足性能要求。
3）堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，表面不平度小于0.5mm（埋弧堆焊时大于lmm）故表面无需机械加工，省料省时。
4）带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧难焊。
5）由于接头熔合区的碳扩散层窄，马氏体带宽度小，故接头熔合区性能优于带极埋弧堆焊。
正由于带极电渣堆焊有上述优点，国内外在加氢控制反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。
由于电渣带圾堆焊自身的一些特点，它也有定的应用范围：
带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件，推荐适用的工件最小直径和壁厚如表1所示。
表 1 推荐适用于带极电渣堆焊的最小直径和壁厚 电极尺寸最小基体厚度最小曲面直径 外表面 内表面
60×0.5 40 250 450 90×0.5 80 500 900
6修复应用编辑
中国农业机械化科学研究院表面技术研究所汪瑞军黄小鸥 摘要
电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。本文采用电火花堆焊工艺成功修复汽轮机发电机转子密封段轴径磨损缺陷，并顺利通过两年半运行试验。另外还完成汽轮机汽缸密封面修复、热网循环主轴磨损面修复。到目前为止，采用该工艺已成功修复相关类型转子近二十根，相关部件几十件，获得巨大经济效益和社会效益。 关键词
电火花堆焊、电厂、磨损、修复 引言
电力工业作为国民经济的基础产业，一直是国家发展的重点对象。近二十年是中国电力发展史上发展最快，成就最大的时期。截止到1998年，中国电力装机容量达到277 289MW，全年发电量达11 576亿千瓦小时，全国大型火力发电厂（装机容量1000MW以上）已达68家[1]。
随着电厂数量增加、单机容量和参数不断提高，机组维护、修复也日趋复杂重要。作为汽轮机发电机组心脏部件——发电机转子，其运行精度高，运转速度快，制造成本高，一旦损坏，将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。曾采用热喷涂、氩弧焊、贴片机、电刷镀等多种工艺进行修复 [2]，但修复后的实际实用效果均不令人满意。
本文采用中国农业机械化科学研究院表面工程技术研究所研制生产的DZ-1400型电火花堆焊设备（简称 ESD）对磨损的发电机转子密封段轴径现场修复，获得满意效果和成功经验，现已完成近二十根磨损转子轴径的修复，其中修复后运行时间最长的已超过两年半。实践证明，电火花堆焊工艺在电厂部件的修复中发挥重要作用，产生出巨大经济效益和社会效益。 轴径磨损
0.125mm。一但轴径磨损或拉伤，密封层中油压难以维持均衡，氢气就会泄露，轴径与瓦间密封层被完全破坏，转子的高速运转受到阻碍，严重时可导致机组不能工作。图1是转子轴径磨损后的示意图3.电火花堆焊及相关工艺比较~为保证转子高速运行和冷却效果，转子轴与瓦间由氢气、油、水组成的三级密封层。运行中轴径与轴瓦的间隙保持在0.075电火花堆焊工艺有别于焊接、喷涂或元素渗入等工艺。简单地讲，是介于它们中间的工艺，间有焊接等工艺的一些特点，又有热输入量小、焊层与母材冶金结合等独特优点的工艺。在某些特殊要求应用上，电火花堆焊工艺弥补了其他工艺的不足（工作原理另文发表）。表1是电火花堆焊工艺与其他工艺比较。 试验结果
⒊1 试样的制备
50mm10mm根据转子轴径的通用材料，选择35CrMoA作为试样基体材料，尺寸为25mm6.0mm的因康镍高合金棒作为堆焊电极，化学成分如 表2 堆焊电极成分。
⒊2堆焊电极材料的选择是根据工厂要求：堆焊层硬度与基体一致，具有自润滑、自磨光、抗气蚀特性与高合金含量。
车削法电刷镀贴片法电火花堆焊 优点
⒈ 加工精度高 ⒈ 适合现场处理 ⒉ 费用低 ⒊ 保证原设计尺寸 ⒈ 适合现场处理 ⒉ 效率高 ⒈ 现场施工 ⒉ 周期短 ⒊ 保证原尺寸 ⒋ 结合强度高 ⒌ 残余应力极小 缺点
⒈ 轴径尺寸减小
⒉ 需要重新配瓦、零件互换性差。 ⒊ 周期长、费用高、现场处理难度大 ⒈ 结合强度低 ⒉ 镀层厚度有限
⒊铜镀层耐磨性能差，且容易形成原电池腐蚀。 ⒈贴片层间孔隙率高 ⒉结合强度低——效率较低 表2 堆焊电极成分 Ni Cr Fe Mo Mn Si Other 70 14 4.5 --- 7.8 0.5 Bar ⒊2 试验分析
用砂纸、铜丝刷清除试样表面的氧化物，然后用丙酮溶液清洗试样表面油污。将试样基体与电火花堆焊机的地线紧固连接，在试样表面堆焊，堆焊厚度为1mm。
3000），可知：′电火花堆焊后，用线切割方法获得堆焊层截面，并制备金相试样。图5是堆焊层截面金相照片（
⑴堆焊层无气孔、氧化物夹渣、裂纹等焊接缺陷。 ⑵堆焊层、母材过渡层的晶粒细小，无长大倾向。
⑶堆焊层组织为极细小柱状晶结构，证明该堆焊层具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。
︳堆焊层︱︱基体︱
基体的显微硬度测定，可知堆焊层、热影响区的平均硬度为HV220，这与基体硬度极其接近。T热影响区Tm。这不仅证明电火花堆焊可得到与母材良好冶金结合的堆焊层，还显示堆焊热影响区极窄，焊接残余应力可忽略不计。图6是堆焊层m图5是堆焊层Ni、Cr元素的能谱分析，经测量，电火花堆焊的热影响区厚度仅为10
⒊3 结果
m），堆焊层硬度与基体硬度相符。上述分析结果符合电站方面对电机转子轴径修复的要求。图7、8是修复后的发电机转子轴径。m试验证明，采用电火花堆焊工艺堆焊因康镍合金，堆焊层与母材冶金结合，无焊接缺陷。焊后热影响区极窄（当堆焊层达到1mm时，热影响区仅为0.01 部件应用