采用堆焊技术对零部件新品进行堆焊增材制造和旧品的再制造是提高零部件使用寿命、循环再利用的重要手段,可有效地避免相当一部分因磨损而造成的经济损失,并且越来越广泛地在工业各个领域得到应用。目前国内生产的抗强磨粒磨损铁基耐磨堆焊药芯焊丝熔覆金属,大多为含Cr型的堆焊金属合金组织,其耐磨机理主要是通过堆焊熔敷金属中产生Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6等碳化铬组织及其合金化合物MC型碳化物提高耐磨性,由于其基体组织,尤其是组织内一次碳化物组织粗大,带来的问题是堆焊耐磨层易开裂、抗冲击性能差、易产生剥落。本文研制了一种新型耐磨堆焊药芯焊丝,该焊丝未添加铬,焊丝堆焊金属具有优良的耐磨性及抗冲击性能。本文针对耐磨损耐冲击工作需求方向展开药芯焊丝研究,通过试验材料研究选定了耐磨药芯焊丝的填充金属粉末种类;对多种熔渣组合进行研究、试焊,确定了微渣类型的药芯焊丝渣系;采用L16(45)正交试验设计方案对药芯焊丝填充金属粉末进行研究,开发了堆焊工艺性能和使用性能良好的气保护耐磨堆焊药芯焊丝,同时通过电弧分析对工艺性能的影响,制定了适合本焊丝堆焊的规范参数。研制的气保护堆焊药芯焊丝,主要应用于耐磨堆焊修复,具有堆焊层薄(堆焊1-2层可达到良好的性能)、耐磨性好、耐冲击、使用寿命长等优点。研制的气保焊丝堆焊性良好,焊道表面的熔渣薄,在堆焊过程中不需要清渣,使用方便,有较好的通用性。经过正交试验配方研究,获得了药粉组分及含量对焊丝堆焊金属性能的影响,研究表明,药芯焊丝填充金属粉料中石墨的加入量超过1%时会降低焊丝的抗冲击性能;铌铁的加入量为10%时焊丝堆焊金属的抗冲击性能最好且能满足硬度要求;镍粉加入量增加能提升堆焊金属的抗冲击性能;碳化硼的含量对焊丝熔覆金属的抗冲击性能影响最大,碳化硼的加入量在5%时能焊丝堆焊金属的各项性能较为合适;研制焊丝中合金粉添加量占焊丝重量的26.3%,设计了适合焊丝的微渣渣系,渣含量为5.2%,焊丝填充系数为31.5%,焊丝直径Φ1.6mm;电弧分析试验发现,使用参数(26-30)V/(260-320)A焊接时,采用富氩气保焊时电弧稳定性较好;使用参数(24-26)V/(230-250)A焊接时,使用CO2气保护或富氩气保护焊接时的,电弧参数(U、I)稳定性差别不大;通过焊丝熔覆金属合金分析,确定堆焊合金系为 C-Nb-Ni-Ti-B 系,合金含量为:C:1.24、Nb:6.3、Ni:1.45、Ti:0.45、B:3.7。研制的药芯焊丝熔覆金属具有良好应用性能,试验检测结果显示,研制的焊丝堆焊一层的熔覆金属硬度HRC61.4、二层熔覆金属硬度HRC64.76、五层熔覆金属硬度HRC68.0,该药芯焊丝熔覆金属硬度比堆焊同样厚度的C-Cr-B强化药芯焊丝熔覆金属硬度高;焊丝熔覆厚度为2层时,研制的药芯焊丝熔覆金属耐磨性是同规格C-Cr-B强化药芯焊丝熔覆金属耐磨性的3.51倍,抗冲击性能是同规格C-Cr-B强化药芯焊丝熔覆金属抗冲击性能的2倍。研制的焊丝应用于盾构机刀头堆焊修复,取得了良好的效果。