激光熔覆与等离子比较

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等离子体表面改性技术(报告)

等离子体表面改性技术……吴师妹整理I前沿材料表面处理技术是U前材料科学的前沿领域，利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层，取代昂贵的整体合金，节约贵金属和战略材料，从而大幅度降低成本。

科学技术和现代工业的发展，对摩擦、磨损、腐蚀和光学性能优异的先进材料的需要日益增长，这导致了整个材料表面改性技术的发展与进步，其中等离子体表面改性技术发挥了重要作用。

等离子表面处理因其性能的优势和低廉的成本已成为材料科学领域最活跃的研究方向之一。

2等离子体表面改性的原理等离子体是一种物质能量较拓的聚集状态，它的能量范用比气态、液态、固态物质都高，被称为物质的笫四态，存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化序过程。

一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞.散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面性能。

3等离子体表面改性技术的种类根据温度不同，等离子体可分为拓温等离子体和低温等离子体（包括热等离子体和冷等离子体）。

高温等离子体的温度高达10&K〜10吆，在太阳表面、核聚变和激光聚变中获得。

. 丘/体一般为稠离子体，冷等离子体一般为稀薄等离子体。

在材料表面改性技术中，溅射、离子镀、离子注入、等离子化学热处理丄艺应用的是在低压条件下放电产生的低压（冷）等离子体，而等离r 喷涂、等离r淬火及多元共渗相•化、等离子熔覆価冶金等工艺中应用的是低温等离子体中的稠密热等离子体，通常指压缩电弧等离子束流。

3.1低压（冷）等离子体表面处理技术近年来，低压等离子体在表面镀膜、表面改性及表面聚合方面发挥着越来越重要的作用。

3.1.1溅射和离子镀溅射镀膜是基于离子轰击靶材时的溅射效应，采用的最简单装置是直流二极溅射，其它类型的溅射设备有射频溅射磁控溅射、离子束溅射等，其中磁控溅射山于沉积速率高，是U前工业生产应用最多的一种。

等离子、激光堆焊修复实验比较

关键词：激光；等离子；焊堆
中图分类号：４６７Ｐ１．３ＴＧ５．；Ｔ３１１２
ＴｈｎｒｓｆＬａｅａｄｎｇａｄＰｌｓａＴｒｎｆｒｅｃＰｒｃｓｉｇｅＣｏｔａｔｏｓｒＣｌｄｉｎａｍａｓｅｒｄＡｒｏｅｓｎ
ｐａｔ．ｒ
Ｋｅｒ：ｌｓｒｐａｍａ；ｕｉｐｗｅｄｉｇｙｗｏｄｓａｅ；ｌｓｂｌｕｌｎｄ
堆焊是指将具有特定使用性能的合金材料借助某种热源手段熔覆于母体材料表面，赋予母材特殊的使用性能，使零件恢复原有形状尺寸的工艺方或法，图１所示。堆焊既可修复零部件因长期服役如
摘要：焊作为一门传统高效的表面工程技术，堆近年来有了许多新发展，国内石化和冶金行在业大型重要设备的修复或零部件的强化中得到了广泛应用。通过在特定材料基体上进行等离子和
激光两种方式的堆焊修复实验，并对两种堆焊层和基体进行金相分析以及硬度和拉伸的测试比较，得出在特定基体上堆焊的有效方式。
维普资讯
设计・究研
《电加工与模具｝０７２０年第６期
等离子、光堆焊修复实验比较激
彭行金，琦林，民芳，慧君邓余柴
（上海交通大学机械与动力工程学院，海２０４上０２０）
改进产品设计，合理使用材料、降低生产成本或实现修旧利废，节约资源，护环境，保都具有重要意义＇。２］

激光,等离子,线切割等切割方式比较

激光切割与其它切割方法比较
对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，成本低但需要特定的模具和刀具且只能最薄板进行冲、剪加工，激光切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工且不用模具。冲剪工将很难或无法实现。火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与激光切割比较、切割表面质量和精度较差，但能对厚板及加工范围比激光切割大。
激光切割与等离子切割比较
等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工，但能对厚板进行切割。激光切割只能对中薄板进行切割，激光切割切割面光滑、精度高，一般不需要进行二次加工，切割速度也比等离子快。
激光切割与线切割比较
对金属的加工，线切割有更高的精度，且能对厚板进行切割，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，激光切割可以对材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸范围比线切割大。明显优势就是速度比线切割快。
激光切割的特点：
激光切割目前广泛用于金属加工行业，激光切割速度快，精确度高。对中薄板材、铝板、不锈钢等金属板材的切割有绝对的优势、
水切割与激光切割比较
激光切割设备的投资较大，目前大多用于中薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，但速度忙，精确度低，操作维修方便。但激光切割速度比水切割速度快，精确高。

等离子与激光的原理区别

等离子与激光的原理区别
等离子体和激光是两种不同的物理现象，它们的原理和性质有所不同。

等离子体是一种物态，由气体或其他物质在高能量输入下，电离形成的带电粒子和中性粒子的混合物。

当物质受到能量输入时，其中的原子或分子中的电子被激发或离开原子核，形成自由电子和离子。

等离子体具有高度的电导性和热传导性，在电磁场作用下会发生波动和振荡。

等离子体在自然界中广泛存在，如太阳和闪电就是常见的等离子体。

激光是一种由激光器产生的高度聚焦的光束。

激光通过光的受激辐射过程产生，其原理是将能量输入到激光介质中，使其吸收能量并在光的泵浦下转化为受激辐射。

激光具有相干性、单色性和高度定向性，可以实现高强度和高能量密度的光束。

激光在许多领域中有广泛的应用，如医学、通信、材料加工等。

总结来说，等离子体是带电粒子和中性粒子组成的混合物，其形成和行为受到电离和电磁场的影响；而激光是由受激辐射过程产生的高度聚焦的光束，具有相干性和高度定向性。

这是两种不同的物理现象，其原理和性质各有不同。

熔覆焊接技术

熔覆焊接技术熔覆焊接技术是一种常用于金属表面涂覆、修复和加固的高效焊接方法。

本文将介绍熔覆焊接技术的原理、应用领域以及常见的熔覆焊接方法。

一、熔覆焊接技术的原理熔覆焊接技术是利用高能热源将涂敷材料加热熔化，然后在基体上形成冷凝层的过程。

熔覆焊接技术的原理主要包括以下几个方面：1. 热源加热：使用不同的热源加热涂敷材料，常用的热源包括电弧、激光、等离子和电子束等。

热源的选择需根据具体的工件性质和要求进行。

2. 涂敷材料：熔覆焊接涂敷材料一般是由基体材料和表面涂层材料组成。

基体材料一般为金属，而表面涂层材料则有许多种选择，常见的有硬质合金、不锈钢、镍合金等。

3. 冷凝层形成：涂敷材料被加热熔化后，与基体接触，形成冷凝层。

冷凝层与基体的连接牢固，可以起到保护和增强的作用。

二、熔覆焊接技术的应用领域熔覆焊接技术在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 工件修复：熔覆焊接技术可以用于修复损坏的工件表面。

比如，当机械设备的工作部位受到磨损或腐蚀时，可以利用熔覆焊接技术进行修复，延长工件的使用寿命。

2. 涂层加固：熔覆焊接技术可以在工件表面形成一层坚固的涂层，提高工件的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性。

特别是在航空航天、汽车制造等领域，熔覆焊接技术的应用非常广泛。

3. 金属复合材料制备：熔覆焊接技术可以将两种或多种不同材料进行复合，形成新的金属复合材料。

这种材料既具有各种材料的优点，又能克服各种材料的缺点，广泛应用于航空航天、电子等领域。

三、常见的熔覆焊接方法熔覆焊接技术有多种方法，以下是几种常见的熔覆焊接方法。

1. 火焰喷涂：火焰喷涂是将涂敷材料加热至熔化状态，然后利用高速气流将其喷射到基体上。

火焰喷涂适用于大面积的涂敷和加固。

2. 电弧熔覆：电弧熔覆是利用电弧加热涂敷材料，并与基体融合。

电弧熔覆适用于大部分金属材料的涂敷和加固。

3. 等离子熔覆：等离子熔覆是利用等离子电弧将涂敷材料加热至熔化状态，并在基体上形成冷凝层。

激光焊接与等离子焊的区别

. 激光焊接在微型电机生产中的工艺特点。

激光用来封焊微型电机金属外壳、轴承和轴承套是目前一种最先进的加工工艺方法，主要基于激光焊接有以下特点：(1) 高的深宽比。

焊缝深而窄，焊缝光亮美观。

(2) 最小热输入。

由于功率密度高，熔化过程极快，输入工件热量很低，焊接速度快，热变形小，热影响区小。

(3) 高致密性。

焊缝生成过程中，熔池不断搅拌，气体易出，导致生成无气孔熔透焊缝。

焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化，焊缝强度、韧性和综合性能高。

(4) 强固焊缝。

高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用，降低了杂质含量，改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布，焊接过程中无需电极或填充焊丝，熔化区受污染小，使焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。

(5) 精确控制。

因为聚焦光斑很小，焊缝可以高精度定位，光束容易传输与控制，不需要经常更换焊炬、喷咀，显著减少停机辅助时间，生产效率高，光无惯性，还可以在高速下急停和重新启始。

用自控光束移动技术则可焊复杂构件。

(6) 非接触、大气环境焊接过程。

因为能量来自激光，工件无物理接触，因此没有力施加于工件。

另外，磁和空气对激光都无影响。

(7) 由于平均热输入低，加工精度高，可减少再加工费用，另外，激光焊接运转费用较低，从而可降低工件成本。

(8) 容易实现自动化，对光束强度与精细定位能进行有效控制。

三、激光焊接与现有焊接方法的比较目前传感器、微型电机等密封焊接采用的方法有：电阻焊、氩弧焊、电了束焊、等离子焊等。

2. 氩弧焊：使用非消耗电极与保护气体，常用来焊接薄工件，但焊接速度较慢，且热输入比激光焊大很多，易产生变形。

3. 等离子弧焊：与氩弧类似，但其焊炬会产生压缩电弧，以提高弧温和能量密度，它比氩弧焊速度快、熔深大，但逊于激光焊。

4.电子束焊：它靠一束加速高能密度电子流撞击工件，在工件表面很小密积内产生巨大的热，形成"小孔"效应，从而实施深熔焊接。

电子束焊的主要缺点是需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，对韩件装配质量要求严格，非真空电子束焊也可实施，但由于电子散射而聚焦不好影响效果。

激光VS等离子切割,到底有什么区别

原理上的区别
激光切割是利用放大的激光束对材料进行切割，它使用光学器件将激光聚焦到一个小点上，依靠高温熔化或气化工件局部而实现切割。

等离子切割是靠高速发射过热的电离气体，即等离子，然后在气体内形成电弧，以高温高速等离子弧为热源，将导电金属工件的局部熔化、气化，同时用高速气流吹走熔融金属而实现切割的。

所以，等离子切割与激光切割在原理上是不同的，等离子切割使用等离子，而激光切割使用放大的激光。

应用
离子切割机适用于多种金属材料的切割、切孔以及倒角，主要用于切割中等厚度的金属板，广泛应用于汽车、压力容器、核工业、工程机械、船舶等行业。

激光切割比等离子切割的应用范围更广，除切割多种金属材料外，还可以切割木材、亚克力、陶瓷、玻璃、橡胶、纺织品等非金属材料，然而，激光切割不适合长时间切割高反射材料，如铝、铜等，并且更
适合切割中薄板，但精度更高，广泛应用于汽车制造、航空航天、电力石油设备制造、装饰、广告、照明、钣金加工等行业。

优点和缺点
等离子切割是一种低成本的切割方法，切割速度快，热影响面积小，并且等离子切割不受材料反射特性的限制，可以切割高反射金属材料；但等离子切割槽较大，切割面不够光滑，切割精度较低，切割面垂直度差以及切屑较多，还会出现有害气体和弧光等缺点。

激光切割具有非接触，不会损伤材料表面，切割质量高，切割面和边缘光滑，无需后处理，切割材料范围广等优点，但激光切割速度会随着材料厚度的增加而降低，切割成本也较高。

等离子切割和激光切割都是非常有效的切割方法，虽然可以互换使用这两种切割方法，当你知道这两种切割方法的真正区别后，选择是不是会显得更专业呢。

激光和等离子弧加工弹体材料脆性带的对比

Ｌ／Ｃｈａｏ，ＬＩＤｅｙｕａｎ，ＷＡＮＲｅｎｙｉ，ＣＵＩＹｉｚｈｅ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｉｎｇｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｓｒｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９，Ｃｉｎｈａ）
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＢｅｔｗｅｅｎｔｈｅＢｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓＢｅｌｔｓｏｆＳｈｅｌｌＭａｔｅｒｉａｌｓＴｒｅａｔｅｄｂｙＬａｓｅｒＨａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄＰｌａｓｍａ－ａｒｃＨａｒｄｅｎｉｎｇ
ｂａｓｉｓｏｆｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈｒａａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｔｗｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｓｉｚｅ，ｉｍｐａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｎｄａｏｒｇｎｉａｚａｔｉｏｎｃｈｒａａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｈｅｔｂｉｔｒｌｔｅｎｅｓｓｂｅｌｔｗｅｒｅｎａａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｈａｔｔｂｏｈｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃａｎｓｉｇｎｉｉｆｃｎｔａｌｙｒｅｄｕｃｅｈｅｔｉｍｐａｃｔａｂｓｏｒｂｉｎｇｅｎｅｒｇｙ．Ｏｗｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｅｎｒｔｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｉｅｔｓｏｆｈｅｔｓｅｔｗｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｗｉｄｈｔｎｄａｈｅｔｄｅｐｈｔｏｆｂｉｔｒｌｔｅｎｅｓｓｂｅｌｔｓｗｅｅｒｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｅｎｒｔ，ａｎｄｌｓａｏｈｅｔｏｒｇｎｉａｚａｉｔｏｎｃｈｒａａｃｔｅｉｓｒｉｃｔｓｏｆｂｉｒｔｌｅｔｒｅａａｓ，ｂｕｔｈｅｔｈｒｄａｎｅｓｓｌｌａｄ￣ｒｅａｓｄｅｗｉｈｔｈｅｔｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｄｅｐｈ．ｔＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｅｌｌｍａｔｅｉａｒｌ；ｌａｓｅｒｓｕｆａｒｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇ；ｐｌａｓｍａｓｕｆａｒｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇ；ｑｕｅｎｃｈｉｎｇｚｏｎｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈｎｇａｅ；ｈｒｄａｎｅｓｓ；ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ；ｉｍｐａｃｔ

等离子熔覆与激光熔覆的区别

等离子熔覆与激光熔覆的区别等离子熔覆1. 技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。

当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。

由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。

2. 设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显着，对环境要求低，对材料适应广泛。

随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。

另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。

3. 工艺特点：第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。

第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。

这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。

第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。

第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。

第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。

激光熔覆1.技术特点2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

等离子熔覆与激光熔覆区别

等离子熔覆与激光熔覆区别关键词：等离子焊机、耐磨板堆焊机、堆焊机、多功能等离子焊接机、阀门堆焊设备、等离子焊机、磨具修复机、等离子耐磨片微束等离子熔覆与激光熔覆之比较本公司多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。

一、激光熔覆特点1.技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。

但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。

2.设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。

前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。

对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。

因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。

3.工艺特点第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。

第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。

这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。

第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。

第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。

第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。

钛合金融合技术和钛合金熔覆技术

钛合金融合技术和钛合金熔覆技术钛合金是一种重要的金属材料，具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。

钛合金融合技术和钛合金熔覆技术是两种常见的钛合金加工技术，本文将分别介绍这两种技术的原理、应用和优势。

钛合金融合技术是指通过热源将钛合金加热至一定温度，使其熔化，并与其他材料进行融合。

常用的钛合金融合技术包括钨极氩弧焊、激光焊接和电子束焊接等。

钨极氩弧焊是最常用的钛合金融合技术之一，它采用直流钨极氩弧焊机进行焊接，通过高温电弧将钛合金加热并融化，然后通过电弧熔化的热量传递给焊缝两端，使其融合在一起。

这种融合技术具有焊缝强度高、成形性好等优点，广泛应用于航空航天和船舶制造等领域。

钛合金熔覆技术是指将钛合金粉末或丝材喷射到基体表面，通过热源使其熔化并与基体表面融合。

常用的钛合金熔覆技术包括等离子熔覆、电弧喷涂和激光熔覆等。

等离子熔覆是一种常用的钛合金熔覆技术，它通过等离子弧将钛合金粉末或丝材加热至高温，使其熔化并喷射到基体表面，然后与基体表面发生冷凝反应，形成一层钛合金涂层。

这种熔覆技术具有熔覆层与基体结合牢固、涂层质量高等优点，广泛应用于航空发动机叶片、石油化工设备等领域。

钛合金融合技术和钛合金熔覆技术在钛合金加工中具有重要的应用价值。

首先，这两种技术可以实现钛合金与其他材料的连接和覆盖，扩展了钛合金的应用领域。

其次，这两种技术可以提高钛合金零部件的性能和寿命，增强其抗腐蚀性能和耐磨性能。

再次，这两种技术可以实现钛合金的精密加工，提高产品的加工精度和表面质量。

此外，这两种技术还可以实现钛合金的修复和再制造，延长其使用寿命，降低生产成本。

尽管钛合金融合技术和钛合金熔覆技术在钛合金加工中具有广泛的应用前景，但仍然存在一些挑战和问题。

首先，钛合金的熔点较高，加工难度大，需要控制好加热温度和焊接速度。

其次，钛合金容易与氧、氮等元素发生反应，形成氧化物和氮化物，降低其性能。

再次，钛合金的价格较高，加工成本较高，限制了其在一些领域的应用。

激光切割、水切割、等离子切割、线切割的区别和对比

听一位从事切割领域的工程师这样说：（1）现在市场主流光纤激光器，二氧化碳激光器慢慢淘汰了，耗能太高，在非金属领域还是有市场。

（2）现在光纤设备自从激光器国产后，在中低功率段价格下降很厉害。

（3）除激光外其它的切割方式，就等离子和线切割市场需求比较大，但线切割针对的模具行业比较多，等离子在厚板或者精度要求不高的情况下需求比较多，水刀切割现在在金属行业已经不常见了，在非金属领域有很多。

（4）在以后的发展中，在金属中薄板中绝对是激光切割的天下，包括非金属切割也会被激光切割占领相当大一部分市场。

接下来我们分析一下这几种切割技术。

激光切割加工光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。

现在一般使用CO2脉冲激光器，激光切割属于热切割方法之一。

水切割加工水切割，又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。

在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。

水切割分为无砂切割和加砂切割两种方式。

等离子切割加工等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。

线切割加工电火花线切割机（Wire Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。

线切割可以分为快走丝线切割，中走丝线切割，慢走丝线切割。

快走丝电火花线切割的走丝速度为6～12 m/s，电极丝作高速往返运动，切割精度较差。

中走丝电火花线切割是在快走丝线切割的基础上实现变频多次切割功能，是近几年发展的新工艺。

慢走丝电火花线切割的走丝速度为0.2m/s，电极丝做低速单向运动，切割精度很高。

激光等离子熔覆技术及再利用

激光等离子熔覆技术及再利用激光等离子熔覆技术是一种新型的表面改性技术，通过激光等离子把覆盖材料熔化并喷射到基体表面上，从而形成一层均匀、紧密、具有优良性能的覆盖层。

这种技术不仅可以提高材料的表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性能，还可以修复零件表面的缺陷和裂纹，从而延长零件的使用寿命。

与传统的覆盖技术相比，激光等离子熔覆技术具有覆盖层质量好、成形速度快、热影响区小等优点，因此在航空航天、汽车制造、船舶建造、石油化工等领域得到了广泛应用。

激光等离子熔覆技术除了在表面改性领域有着重要的应用外，在资源循环利用方面也有着潜在的应用价值。

随着全球资源日益枯竭和环境污染日益严重，资源循环利用已经成为了人类社会发展的必然趋势。

而激光等离子熔覆技术在废旧材料再利用方面具有独特的优势，可以为资源循环利用提供新的途径和手段。

激光等离子熔覆技术可以将废旧金属材料转化为高性能的功能材料。

目前，废旧金属材料的回收利用主要集中在熔炼和再生产方面，但是这种方法会导致材料的性能下降，很难得到高性能材料。

而激光等离子熔覆技术可以将废旧金属材料熔化并喷射到基体表面上，形成高性能的覆盖层，从而提高材料的利用价值。

通过这种方法，可以将废旧金属材料转化为具有较高价值和广泛应用前景的功能材料，实现资源的再利用和循环利用。

激光等离子熔覆技术可以实现对废旧零件的修复和再利用。

随着工业化生产的不断发展，大量的零件因受力过大或者长期使用而出现了磨损、变形、裂纹等缺陷，导致零件的报废。

传统的修复方法通常是焊接、磨削等，但这种方法往往会带来新的缺陷和问题，导致再利用效果不佳。

而激光等离子熔覆技术可以通过将覆盖材料熔化并喷射到零件表面上，修复零件表面的缺陷，提高零件的表面硬度和耐磨性能，从而实现对废旧零件的修复和再利用。

通过这种方法，可以最大限度地延长零件的使用寿命，减少零件的报废和浪费，实现资源的有效利用和再利用。

激光等离子熔覆技术不仅在表面改性领域具有重要应用价值，还在资源循环利用方面具有潜在的应用价值。

等离子熔覆技术应用分析

第19卷第2期2008年4月中原工学院学报J OU RNAL OF ZHON GYUAN UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.19　No.2Apr.,2008　收稿日期:2007-11-22　作者简介:张鬲君(1962-),男,江苏连云港人,副教授,硕士. 文章编号:1671-6906(2008)02-0041-03等离子熔覆技术应用分析张鬲君(中原工学院,郑州450007)摘　要:　介绍了等离子熔覆的基本原理、熔覆材料和应用情况,对该技术的经济效益与传统技术的经济效益进行了比较,展望了其发展前景.关　键　词:　表面改性;等离子熔覆;新技术中图分类号:　T G146.2;T G156.99 文献标识码:　A 工程机械、矿山机械中有许多零部件在服役过程中受到苛刻的冲击磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损.目前根据零部件工艺要求和冲击韧性,一般都采用锻造及焊接性能良好的高强度低碳低合金钢制造,但这类钢经热处理后的硬度和耐磨性能较低,少量采用耐磨钢(如Mn13等)及高铬铸铁等制造.前者表面受冲击部位加工硬化后才能提高其耐磨性,两者都存在成本高、加工成型与焊接性能差等缺点.耐磨堆焊技术焊条利用率低,熔深和稀释率不一致导致硬度不均匀,硬度和耐磨性的提高受到限制,表面粗糙难以加工,工件变形大.激光束熔覆复合陶瓷涂层可以实现表面的高质量和性能,但激光设备投资大,操作环境要求严格,熔覆效率低,成本高.因此,有必要寻求新的优质、高效及低成本的材料表面改性技术,以满足日益发展的工程技术需要.1　等离子熔覆的原理等离子熔覆技术是采用等离子束为热源,在金属表面获得优异的耐磨、耐蚀、耐热、耐冲击等性能的新型材料表面改性技术.其基本原理如图1所示:在按照程序轨迹运行的DC -Plasma -Jet 等离子束流的高温下,高能束流熔敷的过程是把合金粉末利用同步送粉器送到需要进行强化处理的工件表面,同时利用高能束流辐照使合金粉末熔化,工件表面浅层同时熔化,在工件表面形成合金熔池,高能束流束移开之后,在工件自身的快速热传导以及工件周围空气的辐射传热作用下,合金熔池快速凝固,从而形成成分均匀、致密、组织细小均匀、无显微气孔及裂纹,同工件形成良好冶金结合的高质量冶金涂层.图1　等离子熔覆原理图目前,等离子束熔覆大多采用喷涂用Ni 基、Co 基和Fe 基自熔合金粉末,向自熔合金中添加WC 、TiC 等陶瓷相及陶瓷形成元素,可形成陶瓷复合涂层或梯度涂层.热喷涂粉末结晶温度区间大,应用于等离子束熔覆时,涂层气孔和裂纹倾向增大.等离子熔中原工学院学报2008年　第19卷覆属于一种表面快速冶金过程,可得到符合相图的各种合金,也可得到远离平衡的超合金.因而开发等离子熔覆专用材料将是等离子熔覆研究的重要方向之一.熔覆材料的引入方式将直接影响熔覆层的质量和服役性能.预引入法(或预涂覆法)易于涂覆混合成分的粉末,但难以使预置层厚度均匀,基材的熔深和稀释率不易控制,多道搭接时易翘曲,粘接剂挥发易造成粉末飞溅和形成气孔,另外,生产效率低,粉末浪费大.因此,近年来同步送粉熔覆技术逐步受到重视,成为国内外研究的重点.与预引入法相比,同步送粉法要求预制合金粉,但仅限于符合平衡相图的合金匹配.如要得到超合金层,则须使用混合粉,但要求混合粉末中各成分的密度、粒度、粉末形状和固态流动性基本一致,且流动性要好,否则会带来送粉技术中的问题,影响熔覆层的内在和外观质量.这为进一步研究熔覆专用同步送粉技术与装置提出了一个新课题.等离子熔覆是一种快速非平衡凝固过程,同时具有过饱和固溶强化、组织强化、弥散强化和沉淀强化等不可忽视的作用.与激光熔覆、电子束熔覆相比,等离子熔覆是一种优质、高效、低成本的表面改性新技术.负压等离子束熔覆复合新材料强化技术标志着在这一领域的领先水平,已成功应用于煤矿采掘运输设备中[1-4].2　等离子熔覆技术的应用等离子熔覆技术作为目前最先进的表面工程手段之一,可以根据工件的实际工作状况,有针对性地设计合金粉末的成分配比,在工件需要进行强化的局部位置,方便、灵活地制备出耐磨损、耐腐蚀和抗高温氧化等不同性能的先进金属基及陶瓷基复合材料涂层,从而以最经济、最合理的手段,大幅度提高工件的使用寿图2　等离子熔覆采煤机截齿可提高服役寿命近10倍命.以下为一些应用实例,图2为大型综合采煤设备用截齿等离子熔覆后的实物;图3为等离子熔覆锥形破碎机衬板内表面后的情形;图4所示为等离子熔覆后涂层与基体之间为高质量的冶金结合,可确保良好的服役性能.其中,等离子熔覆截齿与未经处理的普通截齿相比,使用寿命可提高近10倍,有些用户采用等离子熔覆普通截齿来代替掘进昂贵的截齿,也取得了较好的使用效果.3　等离子熔覆技术与传统技术的经济技术效益分析以等离子熔覆截齿与未经处理的普通截齿相比,使用寿命可提高近10倍,未处理的截齿平均使用寿命为300h 左右,处理后使用寿命可达3000h ,未处理的截齿每只平均售价约50元左右,等离子熔覆处理直接成本,包括电费及工作气体费用,平均每只5元左右,可见,其技术经济效益非常明显.目前,等离子熔覆・24・　第2期张鬲君:等离子熔覆技术应用分析截齿已逐步在多家大型煤矿企业得到推广应用.以混凝土泵送机械中的易损部件“眼镜板”和“切割环”为例:采用等离子熔覆技术,在眼镜板和切割环的摩擦面的内外圈连续熔覆相应厚度的耐磨损耐冲击高合金层,最后精加工成型.尽管摩擦面的耐磨性能不及现行镶焊硬质合金,但由于等离子熔覆层从内孔到平面是均匀连续过渡的耐磨合金层,边缘抗冲击能力大大提高.加之可适当调整等离子熔覆合金的硬度和韧性匹配,使磨损和边缘破损基本同步,可达到更加合理利用材料的目的,根据工况条件,预计使用寿命可达到现行的耐磨堆焊及镶嵌硬质合金技术或以上.该技术的主要生产成本构成是等离子熔覆合金及其加工技术,加上本体材料费,等离子熔覆技术预计可比现行技术的性价比提高50%左右.由于眼镜板和切割环为整个机械中的关键零部件,用量很大,经济效益非常明显.该技术的社会效益不仅在于使传统产品的使用寿命提高,而且将原来只能在航空航天等高技术领域才能应用的高性能表面涂层技术,低成本地应用到量大面广的机械制造行业,可为提高国家的机械装备水平作出贡献[5].4　结　语等离子熔覆技术在材料表面改性中的研究涉及多个学科领域,各项技术所处发展阶段也不尽相同,从今后的发展方向看,还需在以下研究领域加大投入:(1)从理论上揭示某些等离子熔覆过程产生残余拉应力和裂纹的机理并提出具体解决方案;(2)工艺参数的优化,发展成熟设备与工艺;(3)等离子熔覆技术表面质量的在线监控和大规模产业化.参考文献:[1]　师昌绪,徐滨士,张平,等.21世纪表面工程的发展趋势[J ].中国表面工程,2001,14(1):2-7.[2]　李敏,李惠东,李惠琪,等.等离子体表面改性技术的发展[J ].金属热处理,2004,29(7):5-9.[3]　ZHAO Cheng ,TIAN Feng ,PEN G Hong 2rui ,HOU J un 2ying.Non 2transferred arc plasma cladding of stellite Ni60alloy on steel[J ].Surface and Coatings Technology ,2002,155(7):80-84.[4]　Oliverira ′d A S C M ,Vilar R ,Feder C G.High temperature behavior of plasma transferred arc and laser Co 2based alloy coat 2ings [J ].Applied Surface Science ,2002,201(3):154-160.[5]　L IN Yuan 2f u ,HAN Jian 2min ,et al.Microstructure and wear resistance of plasma jet clad Ti 5Si 3/Ni Ti composite coating [J ].Chinese Physics Letters ,2004,21(7):1314-1316(3)Application of A N ew Plasm a Jet cladding T echnigutZHAN G Li 2jun(Zhongyuan University of Technology ,Zhengzhou 450007,China ) Abstract :　The f undamental principles ,cladding materials and application sit uatio n of plasma jet cladding technique are int roduced in t his paper.The advantages of it s technical and economic benefit s wit h ot her conven 2tional surface modification technique are discussed and it s f ut ure developing t rend is p roposed.K ey w ords :　surface modification ;plasma jet cladding ;new technique・34・。

高速激光熔覆与传统表面处理工艺对比

高速激光熔覆与传统表面处理工艺对比高速激光熔覆技术作为目前比较先进的绿色金属表面处理技术，可用来取代电镀、热喷涂、等离子熔覆等传统工艺技术，本文主要就各工艺的特点进行说明，重点介绍高速激光熔覆工艺特点。

（1）电镀工艺硬铬电镀工艺发展非常成熟，是过往被广泛采用的防腐耐磨涂层技术之一。

其制备过程是将工件浸泡于铬酸溶液中，通过电化学方式进行涂层沉积。

制备的硬铬涂层一般伴随有微裂纹，涂层与基体结合力差，在服役过程中往往出现开裂和剥落现象。

由于电镀巨大的耗电量，其利润空间被一再压缩。

而生产过程中产生的废气与废液还对环境造成了污染。

目前电镀行业已成为夕阳产业，受到欧盟、美国及中国等国家工业部门的严格限制。

超高速激光熔覆过程不涉及化学过程，对环境绿色友好，可选用的硬面涂层种类繁多，包括铁基、镍基和钴基等合金涂层，该方法制备的涂层无缺陷，结合强度高，耐用度远高于电镀涂层。

目前超高速激光熔覆是替代硬铬电镀的首选技术。

（2）热喷涂工艺热喷涂涂层沉积速率虽高，但粉体利用率仅为50%。

涂层存在1%~2%孔隙率，腐蚀介质可以通过这些空隙对基体造成腐蚀。

热喷涂涂层与基体结合强度一般低于150 MPa，在重载服役条件下有可能发生涂层剥离现象（机械结合）。

再者热喷涂在工作中容易产生噪音及粉尘污染，影响环境及人员身体健康。

超高速激光熔覆制备涂层组织致密、无气孔，且涂层与基体为冶金结合方式，结合强度高。

（3）堆焊技术堆焊技术可制备高质量无缺陷的金属涂层，如钨极氩弧焊和等离子喷焊，界面为冶金结合，结合强度高，单层沉积厚度可达2mm～3 mm。

相比于热喷涂单层25-50 μm，和传统激光熔覆单层0.5mm～1 mm 的沉积厚度，堆焊技术沉积效率极高。

但是，高沉积效率伴随高能量输入，这会诱发基体材料的组织性能转变和热损伤。

（4）超高速激光熔覆技术与传统激光熔覆比较超激光熔覆后工件表面Ra ～ 5-10um；熔覆后直接磨抛0.15-0.20mm，表面可达镜面，Ra≤0.4；加工效率高，中科中美6000W高速激光熔覆设备加工0.8mm厚度涂层，加工效率0.8m2/h。

等离子熔覆——精选推荐

真空熔覆技术：该技术具有弧柱截面功率密度分布均匀，稳定性高，吹入等离子束流的合金与陶瓷粉末混合均匀等特点，从而大大提高了设备数控运行和熔覆工艺的稳定性，具有新颖性。

等离子熔覆强化的煤矿板输送机中部槽经下井试验，耐磨损寿命比未熔覆强化提高４倍，比耐磨堆焊提高了１倍以上。

激光熔覆技术：激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。

激光熔覆设备该激光熔覆设备，采用YAG固体激光器，激光熔覆最重要特点是热量集中加热快，热影响区小冷却快，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。

多功能激光热处理成套设备系列设备介绍：该设备采用了光机电一体化的总体设计，质量可靠，外型美观。

激光器采用华工激光具有国际水平的连续横流CO2激光器，数控系统采用五轴四联动或六轴五联动系统，机床采用拥有自主知识产权的悬臂式结构，特殊设计的高精度飞行光路系统及光头摆动机构，可实现柔性加工。

该设备性能稳定，人机界面清晰，操作简捷易学。

能进行激光相变淬火、激光熔凝淬火、激光合金化、激光熔覆/再制造等加工。

技术特点：●激光器光束特性好，发散角≤3mrad；能无He工作，降低运行成本。

●可选配扩束准直仪，在15m处光斑直径仅为Φ 50mm。

●机床为模块式组装，采用轻巧便捷的飞行光路，通过五轴四联动或六轴五联动的形式，对工件进行灵活高效的加工，X、Y、Z最大行程可达5m×2.5m×0.7m,设有柔性积分聚焦头，进行大幅面和曲面加工，满足各类零件（如轴类、盘类、平面类、齿槽类等零件）的激光加工，回转件的最大尺寸可达3000mm。

大气等离子喷涂_HVOF和激光重熔法制备涂层的腐蚀性能

基于此，为防止爆炸的产生，应采用以下措施：防止尘雾飞散、消除火源、使用惰性材料。

但在粉末的处理过程中，尘雾的产生是不可避免的，但我们可以在粉尘区改善施工环境和设备，以尽量减少火源，或者是修订合理的操作章程等等。

防止集尘器产生爆炸，可采用一下具体措施：（1）使用防静电过滤器；（2）安装地接线；（3）使用气密装置或电气开关等；（4）注入惰性材料（如石灰岩、碳酸钙等）。

除此之外，还可采用下列措施减少事故发生：（1）安装防爆口；（2）安装单向阀（闭合器）等。

3 结论从事故发生的概率和发生时损失的大小来看，对铝粉、钛粉、锌粉、羰基铁粉、铁基合金粉末的爆炸特性进行了检测，结论如下：（1）Al 粉、Ti 粉的最低极限爆炸浓度为85g/cm3、粉末易爆性能为中等，最小点火能量值低于30mJ，因此对火花的敏感性高。

钛粉和羰基铁粉的点火敏感性分别小于1mJ 和1.4mJ，故其对火花及其敏感，因此，需在操作时对工作台和操作者采用静电放电或抗静电措施，或采用不易燃粉末和惰性气体来防止爆炸。

（2）Zn 粉、羰基铁粉和铁基合金粉末的极限爆炸浓度被归类为“粉尘易爆性低”，如对操作设备采用相应的维护和清理措施，此类粉末可以进行普通的操作。

（3）铝粉、钛粉、锌粉、羰基铁粉和铁基合金粉末的易爆性被归类为“St1”级，即爆炸强度弱。

即使如此，也有必要对引爆炉膛采取一定的安全措施以防发生爆炸时被毁坏。

参考文献[1] BS2955: 1958[S].Glossary of Terms Relating to Powders，No.505，British S tandard Institute，London.[2] Kumar R K，Bowles E M，Mintz K J. Large-Scale DustExplosion Ex periments to Determine the Effects of Scaling on Explosion Parameters[J].COMBUS TION AND FLAME，1992，89（1）：320-332.[3] Hertzberg M，Zlochower I A，Cash dollar K L. MetalDust Combustion：Explosion Limits，Pressures，andTemperatures[C]//Twen y-F ourth S ymposium (International) onCombustion，1992：1827-1835.[4] Siwek R. Determination of Technical Safety Indices and FactorsInfluencing Hazard Evaluation of Dusts[J].LossPrev. ProcessInd.，1996，9（1）：21-31.[5] Proust C. A Few Fundamental Aspects About Ignition and FlamePropagation in Dust Clouds[J].Loss Prev. Process Ind.，2006，19（2）：104-120.[6] Baudry G，Bernard S，Gillard P. In fl uence of the Oxide Contenton the Ignition Energies of Aluminium Powders[J].Loss Prev.Process Ind.，2007，20（2）：330-336.[7]Abbasi T，Abbasi S A. Dust Explosions-Cases，Causes，Consequences，and Cont rol[J].Journal of Haz ardousMaterials，2007，140（6）：7-44.[8] Cashdollar K L，Zlochower I A. Ex plosion Temperatures andPressures of Metals and Other Elemental Dust Clouds[J].LossPrev. Process Ind.，2007，20（2）：337-348.[9] Wu H，Chang R，Hsiao H. Research of Minimum IgnitionEnergy for Nano Titanium Powder and Nano Iron Powder[J].Loss Prev. Process Ind.，2009，22（4）：21-24.[10] Amyotte P R，Pegg M J，Faisal I Khan. Application ofInherent Safety Principles to Dust Ex plosion Prevention andMitigation[C]//Process Safety and Environment Protection，2009，87（6）：35-39.[11] Dufaud O，Traore M，Perrin L，et al. ExperimentalInvestigation and Modeling of Aluminum Dusts Ex plosions inthe 20 L S phere[J].Loss Prev. Process Ind.，2010，23（2）：226-236.[12] H Wu，Y Kou，Y Wang，et al.S tudy on S afe Air TransportingV elocity of Nano grade Aluminum, Iron, and Titanium[J].LossPrev. Process Ind.，2010，23（3）：308-311.[13] Bernard S，Lebecki K，Gillard P，et al.Statistical Methodfor the Determination of the Ignition Energ y of Dust Cloud-Ex perimental V alidation[J].Loss Prev. Process Ind.，2010，2（3 1）：404-411.[14] Bouillard J，Vignes A，Dufaud O，et al. Ignition andExplosion Risks of Nanopowders[J].Journal of HazardousMaterials，2010，181（7）：873-880.[15] Dufaud O，Vignes A，Henry F，et al. Ignition and Ex plosionof Nano powders: S omething New under the Dust[J].Journal ofPhysics：Conference Series，2011，304：012076.[16] Eckhoff R K. Does the Dust Explosion Risk Increase WhenMoving from Μm-Particle Powders to Powders of Nm-Particles[J].Loss Prev. Process Ind.，2012，25（2）：448-459.[17] Bernard S，Gillard P，Foucher F，et al. MIE and FlameV elocity of Partially Oxidized Aluminium Dust[J].Loss Prev.（下转39 页）大气等离子喷涂、HVOF 和激光重熔法制备涂层的腐蚀性能P.T. Nielsen，T. Mathiesen，S.E. Nielsen（FORCE Technology, Broendby, Denmark）摘要：人们对可承受极端环境的高质量涂层的追求是无止境的。

等离子熔覆与激光熔覆的区别

等离子熔覆与激光熔覆的区别等离子熔覆1.技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。

当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。

由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。

2.设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。

随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。

另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。

3.工艺特点：第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。

第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。

这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。

第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。

第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。

3.32 激光焊接与等离子束焊接比较讲解

2.2 激光焊接与等离子弧焊接的不同点（1）等离子弧本质上属于一种受到压缩的电弧，而激光属于单色性、方向性和相干性好的光子流；（2）激光功率密度最高可达107-109w/cm2，而等离子弧一般为 105w/cm2；激光加热的最高温度也远远超过等离子弧；
（3）激光束容易聚焦、发散和导向，能够与数控设备或机器人
连接，非接触加工，灵活度高；（4）激光焊接设备复杂，成本高；而等离子弧焊机结构简单，
成本低。
图1 等离子弧焊机实物图片
（a）激光焊缝
（b）等离子弧焊缝
图2 激光焊缝和等离子弧焊缝实物照片对比
2.3 激光焊接与等离子弧焊接的应用（1）激光焊接在汽车、轨道客车、机械电子、管板焊接、医疗器械等领域应用广范；（2）等离子弧焊接广泛应用于生产，特别是航空航天和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等
激光焊接与等离子束焊接的比较
课程名称：激光加工技术主讲人：王文权单位：浙江工贸职业技术学院
激光焊接与等离子电焊接的比较 1.教学目标
掌握激光焊接工艺与等离子弧焊接工艺的不同
特点与应用场合。
2. 激光焊接与等离子弧焊接的对比
2.1 激光焊接与等离子弧焊接的相同点（1）都属于高能束流熔焊；（2）加热温度高，可焊接高熔点材料；（3）都能以小孔模式进行焊接，实现单面焊双面成形；
结
激光焊接与等离子弧焊接都属于高能束流焊接工艺，
各有其优缺点，激光焊接因为适应性强，在机械、车辆制造等多个领域广泛应用，特别是精密焊接的场合；等离子弧焊接广泛应用于生产，设备成本低。
4. 作业思考题
1）与等离子弧焊接相比，激光焊接的优点有哪些？
2）与激光焊接相比，等离子弧焊接主要优势是什么？

离心泵轴及轴套几种表面处理方法

34;"# 年第 $ 期
制造技术与工艺 !"#$%"&’$()#* +,&-#./.*),0 1 2(.&,00,0
研发与制造
涂。 $( 常用的热喷涂方法（ ! ）火焰喷涂D 多用氧7乙炔火焰作为热源。（ + ）电弧喷涂D 以丝状喷涂材料作为自耗电极、以电弧作为热源的喷涂方法。（ $ ）等离子喷涂D 是一种利用等离子弧作为热源进行喷涂的方法。 !( 优点（ ! ）工艺灵活，热喷涂的对象小到 !!’EE 的内孔，大到铁塔、桥梁。可整体喷涂，也可局部喷涂。（ + ）基体及喷涂材料广泛，基体可以是金属和非金属，涂层材料可以是金属、合金及塑料陶瓷等。（ $ ）热喷涂层可控，从几十微米到几毫米。（ * ）生产效率高。 )( 缺点热喷涂层是由无数变形粒子相互交错呈波浪式堆叠在一起的层状结构，粒子之间存在着孔隙和氧化物夹杂缺陷。喷涂层与基体之间以及喷涂层中颗粒之间主要是通过镶嵌、咬合、填塞等机械形式连接的，其次是微区冶金结合及化学键结合。
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江西电力建成九大冰蓄冷工程
从江西省经贸委电力需求侧管理办公室 !+ 月 !% 日主办的江西省 +’’% 年电力节能、蓄能技术应用及产品推介会上获悉，电力节能与蓄能工作取得了明显成效，目前全省已建成 6 大冰蓄冷工作，近百家电锅炉、热泵蓄热工程，总容量达 % 万 F.。电力节能、蓄能技术是电力需求侧管理中的一项重要内容，如通过热泵技术，能把空气、地下水等介质的热量进行吸取与转化，其能效可提高 $ 倍多。近几年来，省电力公司，江西电力蓄能技术（工程）推广服务中心积极贯彻执行 “ 节能与开发并重G 的能源方针政策，积极开展电力需求侧管理工作，下功夫推广应用电力节能、蓄能技术，取得了初步的成效。

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一.激光熔覆特点
1.技术特点
激光熔覆最重要的特点是热量集中、加热快、冷却快、热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（如喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

这就是所谓激光熔覆无退火、不变形的原因，但我以为，这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象。

2.设备特点
激光熔覆，目前国内采用两种机型：CO2激光器和YAG激光器。

前者为连续输出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。

对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距，因此，激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。

3.工艺特点
（1）前期处理
激光熔覆，一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。

（2）送粉
CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。

这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。

（3）从熔池形成的状态看
由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。

（4）加热快、冷却快
影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔、硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。

（5）材料选择
由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物、氧化物的熔覆更困难一些。

二.微束等离子熔覆特点
1.技术特点
微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快。

为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径、小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。

当然，这与YAG激光器加热速度无法比拟。

由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好一些。

2.设备特点
微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源、喷枪、送粉器、摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。

随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。

另外，设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。

3.工艺特点
（1）前期处理简单
只需除锈、去污、去疲劳层即可。

（2）送粉
采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。

这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。

（3）微束等离子稳定性好
微束等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。

（4）加热和冷却速度低于激光
熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。

（5）材料选择
等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物、氧化物的熔覆更容易一些。

三.关于熔覆中的几个问题
1、关于焊接应力
我们必须建立一个概念，不管使用了什么样的名词（如焊接、堆焊、喷焊、熔覆等）都是在加热的情况下，在金属基体上的熔铸。

那么从加热到熔铸，再到冷却这一过程中，必然产生应力。

除了极特殊材料，一般影响最大的还是收缩应力。

不同的焊接方式，无非是从加热方式、速度、填充材料和一些其它条件不尽相同。

那么，减少这种应力对基体及熔铸层的影响，都是我们追求焊接质量时要考虑的重要方面。

我以为，收缩应力无法避免，那么，应力释放才是解决焊接应力问题的关键。

也就是说，这种收缩应力释放到哪里，从基体到熔铸区域应力如何分配，才是我们需要而且能够解决的问题。

2.为什么激光焊接（熔覆）变形小
主要是熔铸区域小，过渡区域小，收缩量小。

那么材料在收缩过程中所产生的收缩力，不足以使整个机体变形，这就是所谓激光熔覆不变形的原因（所以当机体尺寸过小时同样会产生变形），这也是激光焊接（熔覆）的优势。

那么，这种焊接应力到哪里去了呢？它主要是释放到熔铸区域和过渡区域了。

那么，这就产生了两个问题：
一是熔铸区容易产生裂纹，所以，激光熔覆对材料的延展性要求比较高，如镍基粉末；
二是过渡区应力大，由于激光焊接过程中加热快冷却快，产生的过渡区尺寸过小，造成这一区域应力集中，这就影响了激光焊接（熔覆）的结合效果。

特别是在基体与焊材机械性能相差较大时，倾向更严重，甚至产生脱落现象，这就要求在激光熔覆时，格外注意过渡层的材质和厚度设计。

3.为什么等离子熔覆（堆焊）不易产生裂纹、气孔等缺陷
主要原因有三：
一是等离子做热源进行熔覆（堆焊）与埋弧焊气保焊等热量更加集中，离子弧稳定性更好，没有电极熔耗，输出热量均匀，便于控制，这样使得熔铸区热量分布均匀，材料熔合充分均匀，排气浮渣都充分，收缩应力分布均匀。

二是由于等离子设备控制精度高，对熔铸区和过渡区的控制方便，且均匀度好，应力分配更容易控制合理。

三是用氩气保护不需要各种添加剂，也不存在排氢、氧化等问题，所以等离子熔覆（堆焊）更适合大面积、大厚度、高质量的硬面熔铸（如高锰、高铬陶瓷材料等），适合于制造耐磨板、阀门、轧辊等。

4.熔覆的工艺性
关于激光熔覆和等离子熔覆，有许多同行发表了很多文章，大部分都强调激光的优势，这也是大家所追求的目标。

然而，多数是从微观角度用金相分析的方法评价激光的。

但凡事都有其两面性，激光熔覆也有其劣势。

在工艺方面就有许多限制，在生产实际中更需要高的操作技能，给许多客户造成困难。

我认为，主要是加热快冷却快造成的熔覆层熔融时间过短造成光斑外缘和内缘差别大，组织形成不均匀，应力分配不匀，排气浮渣不充分，造成硬度不均，易形成气孔夹渣等问题，难以获得大面积完美的熔覆层，YAG激光尤其为甚。

所以，激光熔覆从选材到操作都应格外细致。

等离子熔覆相对激光讲输入热量大，基体变形量比激光大。

但其熔融充分，硬度分布均匀，排气浮渣彻底，材料选择范围广，易于操作，易获较为完好的整体熔覆层，成本低，效益好，因此，在大面积、大厚度熔覆方面有着明显优势。