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用于耐磨堆焊的全位置自保护药芯焊丝在实际生产中需求很大,尤其野外作业的大型工件和复杂结构件现场堆焊修复时,需要在各种位置堆焊,但目前国内市场没有此类焊丝应用。因此,开发全位置自保护耐磨堆焊药芯焊丝成为亟待解决的重要问题。本文针对用于全位置堆焊的自保护药芯焊丝展开研究,开发了堆焊工艺性能和使用性能良好的药芯焊丝,同时研究了焊接规范对工艺性能的影响,为本焊丝堆焊制定了合理的规范参数。本文焊丝渣系研究以实现自保护和全位置堆焊为主要目的,通过渣-气-合金元素联合保护实现自保护,通过减小电弧长度、调整熔渣物理性能使焊丝适应全位置堆焊。经过配方试验,获得了药粉组分及含量对渣系主要工艺性能的影响。研究表明,药粉中添加45%-55%的氟化物和4%-8%的碳酸盐能实现良好的造渣、造气保护作用,氟化物中的BaF2适应短电弧燃烧,有利于全位置堆焊;药粉中添加8%-10%Al和4%-6%稀土时脱氧固氮效果显著;药粉中MgO、ZrO2等高熔点氧化物含量在4%-5%时,能有效改善熔渣物理性能,增强焊丝的全位置堆焊适应性。通过研究ZrO2和Al-Mg对脱渣性的影响,获得了脱渣良好的ZrO2和Al-Mg组分含量,优化了渣系配方。焊接规范影响工艺性能的研究表明,本焊丝直流正接时电弧稳定性更高、焊接飞溅更小,工艺性能优于直流反接;适合本焊丝堆焊的参数范围为U=(22-27)V,I=(220-270)A,此参数范围内堆焊时,熔滴过渡模式为弧桥并存过渡,电弧稳定性好、飞溅小。在焊丝获得良好工艺性能的基础上,本文确定的堆焊合金系为Fe-Cr-Mn-Si-Al系。通过分析研究堆焊合金成分对金相组织和硬度的影响关系,获得的堆焊熔敷金属组织有三类:M+B+δ-F、M+B、M+B+A,堆焊层硬度在HRC32-58之间。本文研制的药芯焊丝自保护效果和全位置堆焊性良好,焊接电弧稳定,飞溅小,容易脱渣,已成功应用于轨道辙岔的在线堆焊修复。