一、 堆焊概述
1.1 内孔典型堆焊专机一览
1.2 堆焊要求：
1978 年，ABB 维高格雷（Vetco Gray）研发了 Grayclad 耐腐蚀堆焊法，在低合金钢表面堆焊特种合金、不锈钢以满足耐腐蚀需要，由于此种工艺其巨大的经济性，因而在全世界被广泛应用。据不同的工作环境要不然求，堆焊的材料包括 Cr-Mo 钢、不锈钢、双相不锈钢、超级双相钢、inconel 625，incoloy825、铝青铜，蒙乃尔铜镍合金、Stellite 6 斯太立硬合金等。典型应用行业核工业，海洋工程，石油行业，煤炭，锅炉等。
堆焊由于其应用于各种特殊场合，有以下要求：
为保证表层金属的特殊性能，表面堆焊要求母材稀释率低,
选用热输入量低的焊接工艺。
尽可能采用全自动堆焊，减少人工因素。
因堆焊材料昂贵，要求低运成本的焊接工艺
1.3 各种堆焊的工艺稀释率比较
表面堆焊的方法有很多种焊接工艺，
选择何种堆焊工艺，应按照以下条件：
a) 堆焊面积
b) 焊接可达性
c) 合金类型，堆焊的厚度和堆焊材料的化
学成份
d) 焊接位置
e) 检测接受标准
1.4 fronius 与堆焊
Fronius 公司是欧洲著名的焊接设备制造商，其堆焊历史可追溯到 1985 年，当时苏格兰开采北海油田，为抗海洋腐蚀，采油用的阀门需要内壁堆焊，fronius 就开发出热丝 TIG焊工艺，并制造出阀门内孔堆焊的阀门堆焊专机（目前阀门堆焊的专机占据了世界 90%以上的市场，包括中国）。自此行业积累经后，fronius 结合自已焊接工艺研发优势，针对各行业开发出不同形式的堆焊专机，并率先将适合的先进工艺用在堆焊专机上，比如：热丝 TIG堆焊工艺（上锅，哈锅，中国阀门行业..）;CMT MIG/MAG 堆焊（中国煤机行业）；激光-MIG复合焊堆焊工艺等，满足堆焊行业高质量，低稀释率的耐腐或耐磨等特殊要求。本文介绍 5款堆焊专机，用于不同的工件的堆焊。
二、 专机一：工件不动，焊枪无极转动堆焊专机 ETR-S
2.1 ETR-S 设备用途：
2.2 运行描述：
Fronius 公司的 ETR-S 热丝 TIG 自动堆焊设备，专门设计用于内孔堆焊,系统由脉冲 TIG焊电源，加热焊丝的电源，十字操作架，回转焊枪的机构，焊枪，系统控制器六大部份组成。堆焊的工作过程：由 CNC 数控的系统控制器 FPA9000 进行预先编程，集中控制各种焊接参数、十
字滑架的运动、ETR-S 焊枪旋转机构的转动的轨迹。焊接时 ETR-S 焊枪旋转机构带动焊枪旋转，按预先编定焊接轨迹进行圆孔内壁焊，焊接过程中采有 AVC（弧长控制）技术，确保钨针同工作的高度始终是一致的，对工件的不规则具有更好的容忍性。同时此套系统可手动将ETR-S 焊枪旋转机构倾斜-45°~45°，用于斜孔的堆焊。
2.3 部件组成：
2.4 ETR-S 独特的优点：
ETR-S 焊枪旋转堆焊系统是 fronius 的独有的，焊接时
只需将工件放在地上，焊枪自动找中心，自动进行内孔
堆焊。
焊接时工件是不动的，省去了定中心的时间
可以堆焊各种复杂形状的孔或工件的外圆（如跑道
形，相贯孔）
采用热丝 TIG 焊工艺，稀释率可控制在 5%
最小可堆焊的孔径为 35mm
一次堆焊深度可达 2 米
3D 可视化操作，适用 CAD/CAM 图纸
可堆焊圆平面，锥形工件，球形工件
可焊接弯管接头
三、 专机二：3 ～ 12m 长管内孔堆焊专机 FCW-PⅠ
3.1 FCW-P Ⅰ设备用途：
3.2 运行描述：
Fronius 公司的 FCW-PⅠ管子内壁堆焊机专为口径小，且长度超过 3m 的管子而设计的，因为此种长度和直径的管子，因空间原因和焊枪过长产生挠度的原因，以前是无法施焊的。FCW-PⅠ采用特殊的加长焊枪，长度依据工件的要求，一般为 3-12 米，整个堆焊系统长度约
30 米。为增加加长焊枪的钢性，且又兼顾焊枪的可达性，此套堆焊系统采用钢丝绳作焊枪移动导轨。FCW-P 长管内壁堆焊专机主要由空心转台，焊枪移动机构，桶丝移动机构，2 个滚轮式的支承，钢丝绳焊枪导轨，两台 TIG 焊接电源，两台热丝电源，两台送丝机，两把内孔堆焊枪，1 台堆焊控制系统组成。焊接时，钢管夹紧在空心转台上，下部由两个支承式滚轮作支承，两把焊枪支承在钢丝绳式导轨上。焊接时，转台带动管子作周向运动，移动机构推动两把焊枪在钢丝绳导轨上在管内作纵向移动，两把热丝 TIG 焊枪一前一后进行施焊，2 把焊枪同时熔化 4 根焊丝，焊接过程 AVC 自动控制电弧高度，整个焊接过程由 FPA2003 堆焊控制系统集中控制。
3.3 部件组成：
3.4 FCW-PⅠ 独特的优点：
可焊接小口径（109 -500mm），长度确良 3-12m 管道内孔堆焊
热丝 TIG 焊工艺，稀释率低
可实现双枪双丝焊或双枪四丝焊，一次可焊接两层焊缝，焊接效率高
可可带动 4 个桶丝（250 磅）焊接，节省焊丝材料（因焊枪较长，盘丝会造
成浪费）
采用热丝 TIG 焊工艺，稀释率可控制在 5%
焊接速度可以达 70cm/min，焊接效率高
成熟的标准产品，并在多个客户处得到应用
四、 专机三： FCW-PⅡ CMT 管内孔堆焊专机
4.1 FCW-PⅡ CMT 设备用途：
4.2 FCW-PⅡ CMT 运行描述
Fronius 公司的 FCW-PⅡ管子内壁堆焊机专为口径大，且长度不长的管子而设计的，由于此套系统采用最新的 CMT MIG/MAG 焊工艺，因而具有高效（达 6Kg/h，是热丝 TIG 焊熔敷效率的 2.5 倍以上），高的焊接质量（低飞溅，低稀释率）,极高的性价比。
FCW-P 长管内壁堆焊专机主要由空心转台，十字滑架，摆动机构，CMT 焊接电源，系统控制器组成。焊接时，夹在转台上的管子旋转，焊枪作步进的纵向运动，焊接过程据需要可作各种摆动。
4.3 部件组成：
4.4 FCW-PⅡ CMT 的优点：
低的热输入量
非常稳定的电弧；真正的无飞溅焊接
焊接变形小
堆焊焊缝稀释小（第一道焊缝稀释率< 5%)
焊接效率高熔敷效率，高达6Kg/h（同 TIG 相比焊接速度有 2～3 倍的提高）
与 MAG 堆焊工艺相比，相同的送丝速度（如 12m/min），MAG 需要 300A电流，CMT 仅需 180A 电流，相应地热输入量也较小
低的使用成本（小的堆焊厚度就可满足要求，节省焊丝；焊后处理，节省气电……
五、 专机四： FCW-PⅢ CMT 单管外壁堆焊专机
5.1 FCW-PⅢ CMT 设备用途：
5.2 FCW-PⅢ CMT 运行描述
Fronius 公司的 FCW-PⅢ CMT 是设计用于小口径，大长度的管子外壁堆焊，焊接这种类型的管径，焊接速度越快，热输入量越低是首先。因而在此套系统中采用了 2 台 CMT 焊机进行单管焊接，以提高焊接效率，降低管子的变形。
FCW-PⅢ CMT 管子外壁堆焊系统，是由卧式钢结构底座，底部带可调节高度装置，在底座一侧可安装带通孔 FRT 转台（通孔用于接冷却水管），在底座纵方面安装了线性导轨，线性导轨可安装两个 FWD Head 120 环带传动行走机构；尾部转台安装在 12m+1mm 的位置，圆管支承和把持共 6 个；焊接时，将需堆焊的长管子夹持在转台上，两端接上冷却水，将两把焊枪旋转至管件上方，手工调节焊枪高度和角度，然后通过 FPA2003 手持式遥控器设定焊接参数及转动速度，即可双枪焊接。
5.3 部件组成：
5.4 FCW-PⅢ CMT 的优点：
焊接效率高。
专机采用双 CMT 焊枪堆焊，焊接效率比单枪快了一倍
CMT 堆焊工艺可提高焊接速度。同普通 MAG 焊相比，相同的送丝速度(即熔敷率)，CMT 需用的电流小很多。例如：送丝速度 12m/min，MAG 需要 300A电流，CMT 仅需 180A 电流。
低的焊缝稀释率，高抗腐蚀性能CMT 工艺热输入量低，熔化效率高，意味着稀释率小。在德国 unlig 公司试验数据：打底层焊缝稀释率小于 5%(100%Ar);盖面层稀释率小于 1%
美观的焊缝表面质量
a) CMT 低的电压特性，熔池在立向下位置容易控制，成形和颜色都优于普通MAG 焊
b) CMT 焊接时极低的飞溅
焊接变形少，焊后矫正工作量降低
a) 管内通水冷却，加强散热，减少工件焊接变形
b) 采用低热输入量 CMT 工艺（相比 MAG，热输入量少 15-30%），有利于减少工件变形
节约材料，降低生产制造成本
a) 传统的 MAG 堆焊，由于稀释率过大，通常需要更厚的堆焊层才能满足耐腐蚀要求。而用 CMT 工艺热输入低，稀释率小，堆焊层可以更薄。这意味着节省了昂贵的镍基焊丝，也同时节省了时间和能源消耗。
b) 更高的熔敷效率意味着节省了电能和气体
运行稳定，安全可靠
a) 同人工焊相比，专机焊接质量更稳定，质量重复精度高
b) 焊机采用推-拉丝设计，拉丝机构选用的是交流伺服马达，送丝平稳
c) CMT 工艺焊接过程中不停进行送丝-回抽，机械式调节弧长，不易受工件表面（如灰法，锈..）及焊枪摆动的影响，电弧稳定。
六、 专机五： FLC 20 Fin-Tube 膜式壁堆焊专机
6.1 FLC 20 Fin-tube 设备用途：
6.2 FLC 20 Fin-tube 运行描述
Fronius 公司的 FLC 20 Fin-tube 是设计用于膜式壁堆焊，焊接这种类型的产品，焊接速度越快，热输入量越低是首先。因而在此套系统中采用了 2 台 CMT焊机进行焊接，以提高焊接效率，降低管子的变形。
FLC 20 Fin-tube 膜式壁上下两个横梁，在横梁之间安装了一根立柱，立柱上带有行走轨道，由一台重载型的行走小车，在立住上进行立同下移动。焊接时将连接好水循环的水冷壁吊装在基座上，通过专机控制器将立向滑轨移到需焊工件上方，调节行走小车至需焊工件的顶部，双枪开始立向下焊接。焊接过程中焊枪作横向摆动。当一道焊缝结束后，通过小车在横向轴的位置或者立向滑轨的位置进行第二道焊接。
6.3 部件组成：
6.4 FLC 20 Fin-tube 的优点：
Fronius 专机通过成熟的膜式堆焊专机结合目前世界上最先进的 MIG 焊接工艺-CMT 冷金属过渡工艺，为高质量的堆焊提供了重要的保障，它具有如下的优点：
焊接效率高。
专机采用双 CMT 焊枪堆焊，焊接效率比单枪快了一倍
CMT 堆焊工艺可提高焊接速度，尤其是在立向下的焊接位置。同普通 MAG焊相比，相同的送丝速度(即熔敷率)，CMT 需用的电流小很多。
低的焊缝稀释率，高抗腐蚀性能
立向下焊接，熔深浅，母材熔化少，焊缝稀释率低
CMT 工艺热输入量低，熔化效率高，意味着稀释率小。在德国 unlig 公司试验数据：打底层焊缝稀释率小于 5%(100%Ar);盖面层稀释率小于 1%
美观的焊缝表面质量
摆动焊接，焊缝平坦美观
CMT 低的电压特性，熔池在立向下位置容易控制，成形和颜色都优于普通MAG 焊
CMT 焊接时极低的飞溅
焊接变形少，焊后矫正工作量降低
管内通水冷却，加强散热，减少工件焊接变形
立向下焊接，减少了焊接电流要求，有利于减少工件变形
采用低热输入量 CMT 工艺（相比 MAG，热输入量少 15-30%），有利于减少工件变形
节约材料，降低生产制造成本
传统的 MAG 堆焊，由于稀释率过大，通常需要更厚的堆焊层才能满足耐腐蚀要求。而用 CMT 工艺热输入低，稀释率小，堆焊层可以更薄。这意味着节省了昂贵的镍基焊丝，也同时节省了时间和能源消耗。
更高的熔敷效率意味着节省了电能和气体
运行稳定，安全可靠
同人工焊相比，专机焊接质量更稳定，质量重复精度高
焊机采用推-拉丝设计，拉丝机构选用的是交流伺服马达，送丝平稳
CMT 工艺焊接过程中不停进行送丝-回抽，机械式调节弧长，不易受工件表面（如灰法，锈..）及焊枪摆动的影响，电弧稳定。
立向行走小车除蜗轮传动外，还有钢丝吊挂机构。另外系统还有上下限位开关以及防坠安全保护功能
