螺套是螺旋给料器最重要的部件之一,它需要接触高温、高压、高磨损以及强腐蚀的环境,制造螺套常用的材料为综合机械性能较好的奥氏体不锈钢,但是奥氏体不锈钢在上述环境中的使用寿命比较短,因此需要在奥氏体不锈钢表面熔覆高性能的金属层来提高零件的寿命,其中钴铬钨合金是常用的熔覆材料。电弧熔覆技术是一种设备成本低、生产周期短的制造技术,但是该方法由于热输入大、热变形大的特点较容易产生裂纹,这严重影响生产过程中的成品率以及设备的稳定性和安全性,也不利于生产厂家提高经济效益以及竞争力,所以钴铬钨合金电弧熔覆层的裂纹缺陷及其控制亟待研究。本文以奥氏体不锈钢为螺套基体,钴铬钨合金为熔覆材料,采用电弧熔覆技术制备钴铬钨合金表面强化螺套。利用ANSYS数值模拟软件研究了不同工艺条件下的温度分布图以及热循环曲线,确定了不同工艺对熔覆层冷却速度以及稀释率的作用效果;利用熔覆工艺试验研究了不同熔覆工艺下熔覆层形貌、组织以及性能的演变规律;利用组织分析以及成分分析等手段研究了裂纹的成因和控制,结合以上研究结果成功制备了无裂纹的螺套,实现了较好的经济价值。熔覆过程的温度场数值模拟研究结果表明熔覆层的冷却过程表现为四个阶段:高温快速冷却阶段、中高温缓慢冷却阶段、中温快速冷却阶段以及低温缓慢冷却阶段。180A和210A的熔覆电流可以将熔覆层在1300-1400℃温度区间的停留时间从120A时的0.2s提高至0.7s以及0.8s。400℃预热条件可以将熔覆层在1300-1400℃温度区间的停留时间从无预热条件下的0.6s增大至1.1s。20mm基板厚度可以将熔覆层在1300-1400℃温度区间的停留时间从15mm基板厚度时的0.5s提高至0.7s。工艺条件对熔覆层质量影响的研究结果表明当熔覆电流从150A增大至210A时,熔覆层的翘曲变形程度、熔深、熔宽、稀释率分别从4mm、0.7mm、7.5mm、0.050增到至6mm、1.2mm、9.5mm、0.057,而硬度会从33HRC降低至30.9HRC,同时也会导致晶粒的粗化。当熔覆轨迹从同向熔覆变为交叉熔覆后,翘曲变形程度降低0.5mm、熔覆层的总体高度升高0.5mm、硬度降低1.5HRC。Z字型的熔覆轨迹会使得熔覆层边缘在高温下的停留时间较长,导致了基体材料的熔化量提高,使得熔覆层边缘的硬度比中心平均低2.56HRC。本文通过组织观察和成分分析等手段对裂纹的成因和控制进行了研究,研究发现200℃普通预热条件下,由于熔覆层长度较长,在熔覆过程的后半段,螺套基体温度已显著降低,失去了预热作用,从而导致了较大应力的产生,使得熔覆层中出现了凝固裂纹、高温失塑裂纹以及氢致裂纹;火焰处理可以避免高温失塑裂纹以及氢致裂纹的产生,但是会导致基体液化裂纹的产生;高预热温度会导致液化裂纹的产生而较大的熔覆速度会导致结构应力以及裂纹的产生。最终通过300℃的预热条件以及在隔热箱中进行电弧熔覆能够实现无裂纹螺套的成功制备。