在铜弹带的TIG堆焊过程中,容易存在界面渗透裂纹,铜堆焊层泛铁导致弹带硬度升高等缺点。本文选用软铁(含碳量小于0.04%的工业纯铁)代替铜作为弹带的堆敷材料,采用冷丝TIG焊、自主设计的热丝TIG焊及振动TIG焊的方法在炮弹基体上进行软铁堆焊试验,基体主要有20#、45#和50#钢。对软铁堆焊进行工艺摸索,分析比较不同焊接方法及参数对软铁堆焊接头的宏观成形、连接界面形态和堆焊层微观组织的影响,研究堆焊层的硬度大小及分布的影响规律,测量堆焊层剪切强度并进行实弹发射检验软铁弹带的效果。利用冷丝焊接方法进行了工艺摸索,30mm口径炮弹的软铁弹带时合适的参数为:焊接电流180-220A,送丝速度1.3-1.5m/min,转动周期100-110s,气流量10 L/min。发明了新型的双TIG电源热丝焊接技术,大幅提高了送丝速度,降低了主弧焊枪电流。而振动焊接能够降低焊接电流,增加送丝速度,改善堆焊层组织。软铁堆焊接头的宏观照片显示,随着焊接电流的增大,堆焊层宽度增加、高度减少,基体热影响区范围变大。背部水冷能有效减小接头热影响区的大小。对接头界面进行金相显微镜及扫描电镜观察发现,焊接电流越大,基体界面熔化量越多,越过界面进入熔池的碳元素也越多。热丝焊接使界面附近粗晶区晶粒严重长大,部分粗晶区晶粒熔化,界面上联生晶粒度较大,而振动焊接接头的界面组织比较细小。通过对软铁堆焊层微观组织观察发现,冷丝焊接电流小于180A时,20#钢基体的软体堆焊层组织构成基本为铁素体,电流达到220A时,堆焊层中出现了粒状贝氏体。热丝焊接的堆焊层组织则由垂直于熔合线的柱状铁素体、块状铁素体、粒状珠光体、少量贝氏体等组织构成。振动焊接的堆焊层多为铁素体组织。当基体不同时,随着基体含碳量增加,软铁堆焊层则会相继出现珠光体和贝氏体类型组织。研究堆焊层机械性能发现,降低焊接电流、选用含碳量低的母材和背部水冷方式均能降低软铁堆焊层的硬度,振动焊接的方法能使20#钢基体的软铁堆焊层的平均硬度降到160HV左右,比其他两种方法降低15HV左右,接近机械压带的水平。对三种焊接方法得到的接头进行剪切试验,软铁堆焊层及铜堆焊层断口撕裂方式一样,均位于弹带层上,连接界面处的强度值要高于炮弹堆焊层本身的强度。实弹发射试验效果良好,表明了软铁能代替铜作为弹带的堆焊材料可行性。