随着轧辊、管道、压力容器的优化和修复日益重要,对堆焊在工业领域上的应用提出了越来越高的标准和要求。传统的带极堆焊在材料的选择、设备的维修、制造的成本等方面仍然存在这不可避免的问题,因此,本文提出了多焊丝并行的多丝埋弧堆焊这种新的焊接工艺方法,并使用Q235低碳钢、309L奥氏体不锈钢焊丝做为焊接材料从机头设计、工艺参数、组织性能三个方面对这种新的焊接工艺进行分析和研究。设备及机头的优化设计是保证多丝埋弧堆焊焊接过程稳定的关键因素。实验选择了LincolnPower Wave AC/DC 1000 SD电源、XM控制器、X-Feeder四轮送丝系统组成了多丝埋弧堆焊设备,并通过分析电源模块参数、导电嘴结构、垫片结构、机头框架结构等几个方面的影响因素来设计整体的机头结构。实验中选用CV-DC+5/64steel电源模块,使用特氟龙送丝管并将其紧密的固定在送丝架上,导电嘴和焊丝的接触位置采用倒角结构,送丝机与导电嘴的角度控制在85°,导电嘴间隙为12mm,焊接过程可以稳定、高效的进行,焊后堆焊层稀释率最小。多丝埋弧堆焊中的焊接参数主要有起弧段电压、焊接电压、焊接速度、送丝速度等几个方面。采用较大的起弧电压,较小的焊接电压及与之相匹配的送丝速度、焊接速度可以获得良好的焊缝成形。当焊接速度270mm/min、试板厚度20mm、预热温度100℃时,可以减少堆焊层出现的裂纹。多丝埋弧堆焊的焊接热影响区由过热区、完全重结晶区、不完全重结晶区组成;堆焊层区由平面晶区、柱状晶区、混合晶区组成。当热输入量过大时,过热区出现明显魏氏体组织;随着热输入量的的增加,熔合线附近渗碳层和脱碳层面积增加,完全重结晶区、不完全重结晶区范围也增加;多层堆焊时,热影响区不会形成过热区生成粗大的铁素体组织,取而代之的是细小的铁素体和珠光体构成的等轴晶区,形成了面积较大的完全重结晶区。弯曲试验中,线能量较小时,堆焊层处易产生裂纹,弯曲120°时,堆焊层裂纹明显;线能量较大时,熔合线处易产生裂纹,弯曲180°时,熔合线处出现裂纹。不同热输入对焊后工件的拉伸性能影响不大,屈服强度分别为313MPa、315MPa、320MPa,抗拉强度主要因母材的质量而改变。堆焊层随着热输入量的增加,平均硬度逐渐降低;堆焊层中部横向位置硬度呈现波浪状分布,导电嘴下方区域硬度值较高。多层堆焊时,堆焊层和热影响区显微硬度都没有明显的线性关系,硬度在130HV0.5到210HV0.5之间波动。多层堆焊时,随着堆焊层数的增加,堆焊层稀释率降低,热输入对合金元素的烧损保持不变。