等离子粉末堆焊
等离子堆焊
等离子堆焊
等离子堆焊也可以称为等离子熔覆，等离子喷焊，是利用等离子弧作为热源将添加金属熔化，使之与基体金属作为实现冶金结合的一种熔覆方法。
等离子堆焊是利用焊炬的钨极作为电流的负极和基体作为电流的正极之间产生的等离子体作为热量，并将热量转移至被焊接的工件表面，并向该热能区域送入焊接粉末，使其熔化后沉积在被焊接工件表面，从而实现零件表面的强化与硬化工艺。
等离子堆焊和其他熔覆技术相比：
1、与钨极氩弧焊相比，等离子堆焊有熔深可控性强、熔覆速度大、生产率较高，熔覆后基体材料与熔覆材料之间的界面呈冶金结合状态，其结合强度高，热输入量低，稀释率小。
更为重要的是，由于钨极承载电流的能力较差，因此在氩弧焊中较大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染，而等离子熔覆中钨极需要承受电流较小。
2、与手工电弧焊相比，虽然在应用灵活性、方便性上稍逊一筹，但在生产效率上，焊枪体现出明显的优势，且手工电弧焊劳动强度较大、影响焊工健康，产品质量受焊工水平和焊条质量影响较大。
3、与埋弧焊相比，在焊接位置上的灵活性比较大。
另外等离子弧本身具有弧心热量集中、电弧稳定、稀释率低等优点。
4、与其他堆焊相比，等离子堆焊过程中基体材料与堆熔覆料的互熔较少，堆熔覆料特性变化小。
另外，采用粉末作为堆熔覆料可以提高合金的设计自由度，使堆熔覆材料成为可能，从而大幅度提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。
因此等离子堆焊广泛的应用于石油、化工、工程机械、矿山机械等行业的新品制造与装备再制造中。
创新成果——精选推荐
创新成果⽢肃省职⼯优秀技术创新成果成果名称：等离⼦堆焊在⾼合⾦模具轧辊修复的应⽤研究完成单位：⽢肃有⾊冶⾦职业技术学院推荐单位：⾦昌市总⼯会申报⽇期：⼆○⼀五年五⽉六⽇⼀、成果背景随着国民经济的持续、稳定发展，特别是电⼒、建筑、机械设备、交通等⾏业的迅猛发展，铜加⼯材的消费量以4%的发展速度逐年递增，占铜材消费总量的60%的铜线在未来的10年也将以6%的速度快速发展。
⾦川集团公司做⼤做强战略逐步实施后，到2006年阴极铜产量将达到25万吨，为引进世界先进⽔平的连铸连轧设备⽣产⾼品质的光亮杆提供了原料保障。
通过市场调查我国铜杆连铸连轧企业有华南铜业有限责任公司、德阳博创电⼯设备有限公司、江西铜业集团铜材有限公司、安徽全威、天津⼤⽆缝、富阳⾦⿍、南京华新、⼭东⾦升、华北电缆、⽢肃镍都、江苏江润、江苏⾦源这10多家。
尤其西北地区最⼤的⾦川公司10万吨铜杆连铸连轧⽣产线，轧辊修复需求量⼤，市场前景好，客观的经济效益。
铜杆连铸连轧⽣产线，⾼合⾦轧辊磨损后采⽤等离⼦喷涂堆焊技术，在铜杆连铸连轧⽣产中，轧辊与所轧⾦属直接接触，使⾦属产⽣塑性变形，是轧机的主要变形⼯具。
在整个⽣产过程中轧辊因磨损⽽消耗的部分约占轧辊总重量的10％~20％，⽽⼤量的轧辊消耗是由于修复过程中局部缺陷⽽导致报废的。
如何提⾼轧辊的使⽤寿命，对轧辊进⾏修旧利废，成为降低产品成本的⼀个重要途径。
⼆、项⽬研究内容：等离⼦堆焊是将⾼合⾦粉末材料堆焊在有磨损缺陷的轧辊上，以提⾼材料耐磨轧辊堆焊作为“复活”轧辊的⼀项先进技术。
该技术具有堆焊后的轧辊使⽤寿命普遍提⾼⼀倍以上，堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性的优点，值得推⼴应⽤。
轧辊堆焊是指去除轧辊表⾯的疲劳层或缺陷后，⽤合适的堆焊材料、采⽤科学的⼯艺⽅法将其修复⾄原始辊径的过程，它的主要优点是轧辊使⽤前后的辊径不变。
因此轧辊堆焊技术为轧辊⽣产中降低轧辊消耗、提⾼轧辊使⽤寿命提供了可能。
异种材质等离子弧粉末堆焊界面
［ ６ Ｓ ｉｏ ， Ｈ ｆａｅ ｎ ｉｓＴＰ ｏｎｎ ｕｋ ｍ ｔｌｃ ２ ］ ｗｓ ｎＡ Ｊ ｔ ｕｎ ｇｌ Ｃａ ｄＷｅｈ ．Ｊｉｉｇｂ ｌ ｅａ ｉ Ｔ ｌ ｇａｓ ｓ ｇ ｅｃ ｖ ｍｕｔａｅ ｆ １［］Ｓ ｒ ｔＭａｅ，２ ０ ，４ （２ ： ｌｓｕｉ ｒａｔ ｅ ｌｌｙｒｎ ｓＪ． ｅ ｐａ ｔｒ ０ ３ ８ １ ） ｎ ｉ ｉ ｉ ｉ
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ｂｓｄｂ ｌ ｍｅ ｌｃｇａｓａｄＴ ｅａ［］ ｃｉｔ ｔｒ ０ ７ ６ ａｅ ｕｋ ｔ ｌ ｌ ｎ ｉ ｔ Ｊ．Ｓ ｒ ａＭａ ，２ ０ ，５ ａｉ ｓ ｍ ｌ ｐ ｅ
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刘 政 军 ，李 晋 ， 苏允 海 ， 高 海 亮 ，温 晓 波
（ 阳 工业 大学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １ ０ ７ ） 沈 １８ ０
摘 要 ：为 了有 效提 高铝 青铜 堆 焊层 在 钢 表 面 的力 学性 能 ，并 为研 究铜合 金 异 种材 质 堆 焊 工 艺参 数 的合 理 制 订提 供 参 考 。 本 文采 用 反极 性 弱
各种堆焊对比
1.等离子转移弧堆焊等离子转移弧堆焊硬面装置是利用电弧电离气体在压缩电弧区形成物质第四态“等离子体”作为热源（负极），合金粉末（堆焊材料）通过等离子弧区输送到工件（正极）表面建立熔池，并快速冷却形成金相组织均一与工件呈冶金结合的合金焊层的先进设备。
等离子转移弧堆焊的优点（1）弧柱区温度高，电流密度、堆焊线能量大；保证在高堆焊速度条件下，能形成与基体呈冶金结合，金相组织均一的焊层。
（2）热影响区小：基体材料机械强度损失少，对高合金基材，焊后残余应力和焊后开裂倾向小。
（3）焊层晶粒细化，呈树枝状：相同堆焊材料，PTA 工艺焊层耐磨性高。
（4）焊层稀释率低：焊层稀释率与氧－乙炔工艺相当，比惰性气体钨极焊TIG （GTA）要低，稀释率的高低对常温硬度、高温硬度和耐磨性都有显著影响。
（5）焊层平整，加工量小（省料、省工）（6）便于自动控制，适于大批量、多品种流水作业。
粉末等离子弧堆焊主要工艺指标（1）熔敷率：熔敷率是指单位试件内熔焊在工件上的合金粉末重量。
计量单位是：kg/h 或g/min 。
熔敷率越高则生产效率越高。
（2）粉末利用率：粉末利用率是指单位时间内，从焊枪送出的合金粉末量和熔敷金属重量之比，用百分数表示。
堆焊时，不可能使焊枪送出的合金粉末全部熔敷在工件上，部分粉末由于飞溅而未落入熔池，或以熔珠的形式而流失，并有少量粉末在堆焊过程中氧化，所以粉末利用率很难达到100％。
（3）冲淡率：冲淡率是指工件（基体金属）熔化后混入堆焊层，对堆焊合金的冲淡程度，即：冲淡率=焊层中基体金属总量/焊层合金总量，由于堆焊层成形较平整，熔深基本一致，因此，冲淡率还可以按下式表示：冲淡率~工件熔深/堆焊层厚度。
（4）堆焊层质量：堆焊层质量包括外观质量和内部质量。
外观质量指成形好坏，宏观上有无明显弧坑、缩孔、裂纹、缺肉等缺陷。
内部质量是指堆焊层内部有无气孔、夹渣、裂纹、未焊透等缺陷，微观组织结构的均匀性。
在冲淡率和堆焊质量符合要求的情况下，堆焊层的物理化学性能，如：硬度、耐磨性、耐蚀性、金相组织等主要取决于粉末合金材料的性能，而工艺规范的控制也会对焊层性能产生一定的影响。
堆焊原理
原理粉末等离子弧堆焊（亦称等离子喷焊，国外称为PTA工艺），是采用氩气等离子弧作高温热源，采用合金粉末作填充金属的一种表面熔敷（堆焊）合金的工艺方法。
粉末等离子弧堆焊的基本过程如图1所示，利用等离子弧焊枪（或称喷枪，等离子弧发生器），在阴极和水冷紫铜喷嘴之间，或阴极和工件之间，使气体电离形成电弧，此电弧通过孔径较小的喷嘴孔道，弧柱的直径受到限制，在压缩孔道冷气壁的作用下，产生热收缩效应、机械压缩效应、自磁压缩效应，使弧柱受到强行压缩，这种电弧为“压缩电弧”，称为等离子弧。
电弧被压缩后，和自由电弧相比会产生很大的变化，突出的是弧柱直径变细，促使弧柱电流密度显著提高，气体电离很充分，因而电弧具有温度高、能量集中、电弧稳定、可控性好等特点。
等离子弧焊枪产生的等离子弧分非转移型弧（阴极与喷嘴间建立的电弧）和转移型弧(阴极与工件间建立的电弧)。
等离子弧堆焊的主要热源是转移型等离子弧。
在采用联合弧堆焊时，一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，分别供给非转移弧(简称“非弧”)和转移弧(简称“转弧”)。
两个电源的负极并联在一起，通过水电缆接至焊枪的钨电级（阴极）。
非弧电源的正极通过水电缆接至焊枪的喷嘴。
转弧电源的正极接至工件。
循环冷却水通过水电缆引至焊枪，冷却喷嘴和电极。
氩气通过电磁气阀和流量调节器进入焊枪。
非弧电源接通后，借助在电极和喷嘴之间产生的高频火花引燃非转移弧。
转弧电源接通后，借助非弧在钨极和工件间造成的导电通道，引燃转弧。
转弧引燃后，可保留或切断非弧，主要利用转弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金粉末。
合金粉末按需要量连续供给，借助送粉气流送入焊枪，并吹入电弧中。
粉末在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，并排出气体和浮出熔渣。
通过调节转移弧电流来控制熔化合金粉末和传递给工件的热量，合金和工件表层熔合。
随着焊枪和工件的相对移动，合金熔池逐渐凝固，便在工件上获得所需要的合金堆焊层。
C12A闸板等离子堆焊工艺探析
机电信息工程C12A闸板等离子堆焊工艺探析徐晓庆（机械工业苏州高级技工学校，江苏苏州215101）摘要：简要介绍等离子焊接方法、堆焊工艺、堆焊工艺技术要点、关键点；钻基合金堆焊材料的性质及种类、C12A材质焊接性能；等离子堆焊主要焊接工艺参数的选择；焊后热处理工艺简介、闸板焊接的实例分析、产品质量检测、焊补工艺技术要求。
关键词：堆焊；低合金耐热钢1焊接方法选择目前工厂常用的焊接工艺方法中能够实现自动化的焊接方法有鸭极气体保护焊（GTAW）、埋弧焊（SAW）和等离子弧焊（PAW）以及电渣焊等。
由于各种堆焊工艺方法的特点不同，亦产生不同的稀释率,且不同的堆焊材料堆焊在不同的基体母材上，由稀释率所产生的作用也不尽相同。
欲获得低稀释率或无稀释率的表面工作层，首先需要选择低稀释率的焊接方法，再根据堆焊材料和堆焊方法,调整焊接工艺，合理地选择堆焊层数和厚度。
表1几种常见焊接方法在堆焊应用中的性能比较序号堆焊方法稀释率（%）熔敷速度（kg/h）备注1埋弧焊30〜60 4.5〜113单丝2等离子弧堆焊5〜150.5〜68粉末3熔化极气体保护焊10〜400.9〜54自保护4电渣焊10〜1415〜75带极综合上表不难看出，等离子焊属于优选的堆焊焊接方法。
2等离子堆焊简介离子弧粉末堆焊是一种先进的堆焊工艺（亦称等离子喷焊，国外称为PTA工艺），是采用氮气等离子弧作高温热源，粉末状合金作填充材料由送粉器按设定量连续供给，借助送粉气流送入焊枪，并吹入电弧中。
其特点是：（1）等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好,熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。
（2）等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面,结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好。
（3）基体材料与堆焊材料的稀释减少,材料特性变化小。
（4）利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料,提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。
等离子堆焊熔覆
等离子堆焊是一种先进的熔覆技术，它可以在工件表面堆焊一层耐磨、耐高温、耐腐蚀的高性能材料，以实现工件的修复、强化和升级。
等离子堆焊技术具有速度快、精度高、变形小等优点，因此在工业领域得到了广泛的应用。
等离子堆焊技术的原理是利用等离子弧作为焊接能源，将材料熔化后填充在工件的缝隙中，从而实现对工件的修复和强化。
等离子弧是一种高温高压的燃烧气体，它可以提供足够的能量将材料熔化，并且可以在很小的空间内产生很大的热量密度。
因此，等离子堆焊技术可以快速地完成焊接过程，并且可以精确控制焊缝的形状和尺寸。
等离子堆焊技术的主要应用领域包括机械制造、石油化工、航空航天、汽车制造等。
在机械制造领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化机械零件，如齿轮、轴、轧辊等。
在石油化工领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化化工设备，如管道、阀门、泵等。
在航空航天领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化航空器上的零部件，如发动机、机翼、机身等。
在汽车制造领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化汽车零部件，如发动机、变速箱、车轮等。
虽然等离子堆焊技术具有很多优点，但是它也存在一些缺点。
首先，等离子堆焊技术需要使用高能焊接能源，因此会产生大量的热能，容易导致工件变形和热影响区的产生。
其次，等离子堆焊技术的焊缝质量受到多种因素的影响，如材料成分、焊接参数、操作工艺等。
因此，在使用等离子堆焊技术时需要严格控制焊接参数和操作工艺，以保证焊缝的质量和性能。
总之，等离子堆焊技术是一种先进的熔覆技术，它可以在工件表面堆焊一层高性能材料，以实现工件的修复、强化和升级。
虽然等离子堆焊技术存在一些缺点，但是它具有速度快、精度高、变形小等优点，因此在工业领域得到了广泛的应用。
在使用等离子堆焊技术时需要严格控制焊接参数和操作工艺，以保证焊缝的质量和性能。
等离子堆焊粉末参数要求
等离子堆焊粉末参数要求等离子堆焊粉末参数要求一：Ni 60A是高硬度的镍铬硼硅合金粉末，自熔生、润湿性和喷焊性优良，而且熔点比较低，喷焊层具有硬度高、耐腐蚀、耐磨、耐热特点，难以切削，以湿式磨削为宜。
适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于耐蚀、耐磨、特别是耐滑动磨损零件的预防性保护和修复，如拉丝滚筒、凸轮、柱塞、轧钢机的输送辊、气门等。
粉末化学成份（W t℅）C Cr Si B Fe Ni0.5-1 14-19 3.5-5.0 3.0-4.5 ﹤8.0 余量粉末熔化温度:960-1040℃喷焊层硬度:HRC:58-62注意事项:1.请严禁按氧-乙炔火焰或等离子喷焊工艺的要求施焊。
2．采用中小型喷枪时，宜选用-150目的粉末，采用大型喷焊枪时宜选用-150/+300目的粉粉末。
3．合金粉如有吸潮现象，使用前应进行干燥处理（120℃，保温1小时）。
二：Ni15是低硬度的镍硼硅自熔合金粉末。
自熔性润湿性较好，喷涂层耐腐蚀，有较好的抗高温氧化性，机械加工性能很好，该产品是本公司专门为修复铸件而开发的，具有独特的喷焊特性和机械加工性能，熔合后铸件的热影响区很小。
适用于氧-乙炔火焰焊工艺，主要用于铸造业，修补铸件缺陷，如发动机气缸、机床导轨等。
粉末化学成份（W t℅）C Li Si B Fe Cu Ni ﹤0.1 ﹤0.1 1.6-2.4 0.8-1.4 ﹤0.5 8.0-10 余量粉末熔化温度:1020-1150℃喷焊层硬度:HR:150-180注意事项:1.请严禁按氧-乙炔火焰喷焊工艺的要求施焊。
2.在喷焊造型复杂的工件时,具体的操作工艺将影响成攻率,有问题请向本公司咨询1小时）。
三：Fe45是中等硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。
自熔性较好,具有较好的耐磨性,可以切削加工。
适用于氧-乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于阀门密封面以及农业、运输、建筑机械的易磨损部位的修复或预防性保护。
如齿轮、刮板、车轴等。
粉末化学成份（W t℅）C Cr Si B Ni W Mo Fe0.4-0.8 15-20 2.3-3.5 1.5-2.5 9.0-12 2.0-3.0 1.0-2.0 余量粉末熔化温度:1100-1200℃喷焊层硬度:HRC:40-45注意事项:1.请严禁按氧-乙炔或等离子喷焊工艺的要求施焊。
等离子弧堆焊工艺规范及应用
、
１ ． 电 流 强 度
焊 接 电流是 根 据 板 厚 或 熔 透 要 求 来 选 定 。转 移 弧 电流小 ， 母 材不易 熔化 ， 堆 焊层 结 合不 牢 ， 同时会 出 现 电弧不 稳 定 现 象 。 电流 过 大 ， 母材金属熔化过多 ， 堆 焊层 冲淡 率增大 ， 合金 粉 没能 充 分利 用 。非转 移 弧 电流过 大时 ， 粉末在 枪 内早期 熔 化 ， 形成 熔 滴 ， 堵 塞 粉 孔， 破坏 堆焊 量 。因此 ， 在 喷 嘴结 构 确定 后 ， 为 了获 得 稳 定 的小孔 焊接过 程 ， 焊 接 电流 只 能在 某一 个 合适 的 范 围内选 择 ， 而且这 个 范围与 离子气 的流量 有关 。
３ ． 堆 焊 工艺过程
工 作气 流量太 大 时 ， 会使弧变“ 刚” ， 熔深 和 冲淡 率 都增 加 ， 工件表 面会 出现 明 显 的弧坑 。工作 气 流量 太小时， 弧太 “ 软” 不 稳 定 。工 作 气 流 量 一 般 取 ０ ． ２ ５ ０ ． ６ ｍ ／ ｈ 。小 孔 型焊 接 保 护 气体 流 量 一 般 在 １ ５～ ３ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ范 围 内。
～
３ ． 焊 接 速 度
焊 接速 度应 根 据 等 离 子气 流量 及 焊接 电流 来 选 择 。其 他条 件 一定 时 ， 如果 焊 接 速 度 增 大 ， 焊 接 热 输 入减小 ， ｓ Ｊ ， ￣ Ｌ 直径随之减小 ， 直至 消失， 失 去 小 孔 效 应 。如果焊 接速度 太低 ， 母材 过 热 ， 小孑 Ｌ 扩大 ， 熔池 金 属容 易坠落 ， 甚 至造 成 焊 缝 凹 陷 、 熔 池 泄 漏 现 象 。 因 此， 焊接速度、 离子气流量及焊接电流等这三个工艺 参数 应相互 匹配 。
闸阀阀座等离子粉末堆焊工艺
一、堆焊技术要求
1．堆焊面经加工后不得有裂纹、气孔、夹渣、砂眼等缺陷。
2．堆焊尺寸应符合图纸要求。
3．硬质合金硬度应符合图纸要求HRC40～46
4．金加工后的堆焊层高度应大于2mm。
二、堆焊工艺
2．焊前准备
a）焊粉烘干与过滤
烘干：为避免由于粉末内部水分引起的气孔，因此必须将粉末在200～250℃温
度下烘焙2小时左右。
当天用剩的粉末必须仍放回烘箱，烘干后才能继续使用。
过筛：由于制造厂生产粉末难免在每批内掺有粗细不均现象，必须进行过筛，
使粉末保持在60～120目范围内，保证送粉通畅。
b）工件
i) 焊件毛坯在焊前必须进行常规热处理，正火或退火消除锻造应力。
ii)毛坯经粗车后，堆焊面不得有裂纹、夹什物及铁锈、油污，应将上述缺陷去除后才能堆焊
四、注意事项：
1．对每批号的粉末在开始投产前必须检查其化学成份和硬度合格后，才能投入生产。
2．焊前必须根据工艺对零件进行检查，若发现零件堆焊面发现裂纹、夹什物等缺陷，不能施焊。
3．起弧和收弧是硬质合金等离子粉末堆焊焊接过程中的重要环节，对电流、送粉等衰减部分的电器，必须经常保养、维修，发现问题应及时与有关部门反映，联系。
五、检验：
1．凡经过等离子粉末堆焊的零件，在精车后都要进行着色探伤检查，检查合格后才能转入磨制加工。
2．对阀座密封面硬度要求100％合格，故必须进行硬度检验。
零件的检验数作如下规定，可抽检零件数20％，若在抽检数中发现有一只零件不合格时，应作100％检验。
3．对在检查时发现的密封面缺陷，，允许将缺陷清除干净后，用估计硬质合金气焊丝，以气焊方式进行补焊。
粉末等离子弧堆焊技术
粉末等离子弧堆焊技术1. 产生背景粉末等离子弧堆焊技术是现代工业生产中能适应各种高合金高性能材料堆焊要求的一种焊接方法，而且稀释率可控制在5％～15％之间。
但如果使用常规的粉末等离子孤堆焊技术，希望得到小于5％稀释率时，所能获得的熔敷速度均在6kg ／h以下。
随着现代工业的发展，特别是对大面积高性能耐磨堆焊的需求，国内外开展了先进的高效，低稀释率粉末等离子弧堆焊技术研究。
70年代美国曾研究了“高能等离子孤堆焊技术”，其功率达80kW，后捷克又发展了一种液稳等离子孤堆焊设备，熔敷速度达56kg／h。
但稀释率仍在20％以上，90年代德国成功地研制了熔敷速度高达70kg／h稀释率能控制在10％以下的粉末等离子孤堆焊技术；国内90年代中也开始研究该技术，并已取得熔敷速度达15kg／h，稀释率能控制在l％以下的可喜成果。
2. 技术内容和技术关键传统的粉末等离子孤堆焊技术没能很好地解决熔敷速度和稀释率之间的矛盾，主要由于：第一，对焊接过程熔化粉末和母材的能量来源只注意来自电弧的热能，对其他形式的能量，如粉末飞行的动能注意不够。
其次，以往偏重研究能量的来源而忽视对能量消耗的研究。
国内最近通过对等离子弧的压缩特性、焰流特性及粉末在等离子孤束中的运动和加热规律的研究了解了喷嘴直径、粉末会交点到工件的距离等因素对粉末飞行速度和粉末吸收热量的影响规律（见图1，图2），在此基础上得出了高效低稀释率粉末等离子弧堆焊技术与常规粉末等离子孤堆焊技术的不同点，即它的关键技术参数是：焊枪喷嘴的压缩孔径D和粉末会交点到工件的距离L。
传统的粉末等离子弧堆焊技术为了获得小的稀释率，往往采用喷嘴内径较大，甚至接近自由电弧的直径(4.0～8.0mm)，压缩比较小(0.8～0.14)的弱压缩等离子弧。
但如果考虑粉末飞行速度对结合效果的影响，则当粉末具有较高的速度和动能时，母材只须一微层处于熔化状态（即“发汗”状态），以高速飞行的粉末打到母材上，会产生良好的结合，此时母材的稀释率极低。
等离子堆焊镍基合金粉
等离子堆焊镍基合金粉1. 引言等离子堆焊是一种常用的金属焊接技术，可以在高温下将金属粉末熔化并沉积在基材上，形成涂层或修复受损部件。
镍基合金粉是一种常用的堆焊材料，具有优异的耐热、耐腐蚀和高强度等特点。
本文将介绍等离子堆焊镍基合金粉的相关知识。
2. 镍基合金粉的特点镍基合金粉是由镍和其他合金元素组成的微细粉末，具有以下特点： - 耐热性：镍基合金粉具有优异的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的力学性能和化学稳定性。
- 耐腐蚀性：镍基合金粉对酸、碱、盐等腐蚀介质具有较好的耐蚀性，可以在恶劣的腐蚀环境中使用。
- 高强度：镍基合金粉具有较高的强度和硬度，能够在高应力条件下工作，不易变形和磨损。
- 良好的可塑性：镍基合金粉可以通过堆焊等加工工艺进行成型，适用于各种形状和尺寸的部件。
3. 等离子堆焊工艺等离子堆焊是一种热源焊接方法，通过利用等离子体产生的高温熔化金属粉末，并将其沉积在基材上。
该工艺包括以下步骤： 1. 准备工作：选择合适的镍基合金粉和基材，对基材进行清洁和表面处理，以提高涂层与基材的结合强度。
2. 等离子体产生：通过高频电源产生等离子体，将金属粉末加热到高温状态。
3. 粉末熔化：等离子体的高温能量使金属粉末熔化，形成熔池。
4. 沉积涂层：将熔化的金属粉末沉积在基材上，形成涂层或修复部件。
5. 冷却固化：等离子堆焊后的涂层或修复部件进行冷却，固化成为坚固的结构。
4. 等离子堆焊镍基合金粉的应用等离子堆焊镍基合金粉在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下方面： - 航空航天领域：镍基合金粉可用于制造航空发动机部件、燃气涡轮叶片等高温耐磨件。
- 化工领域：镍基合金粉可用于制造化工设备、催化剂等耐腐蚀部件。
- 石油领域：镍基合金粉可用于制造油井套管、管道等耐腐蚀部件。
- 电子领域：镍基合金粉可用于制造电子元器件、电池等高温耐磨部件。
5. 镍基合金粉的选择与性能评估在选择镍基合金粉时，需要考虑以下因素： - 温度要求：根据使用环境的温度要求选择合适的镍基合金粉，以保证涂层在高温下具有良好的性能。
316H不锈钢表面等离子粉末堆焊Tribaloy
有色金属材料与工程第42卷第1期NONFERROUS METAL MATERIALS AND ENGINEERING Vol.42No.12021文章编号：2096-2983(2021)01-0031-08DOI:10.13258/ki.nmme.2021.01.005316H不锈钢表面等离子粉末堆焊Tribaloy®T400涂层的性能研究任森1,2,叶祥熙2,3,蒋力2,3,梁建平2,3,李志军2,3,陈泽中二戴志敏2,3(1.上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093； 2.中国科学院上海应用物理研究所，上海201800；3.中国科学院洁净能源创新研究院，大连116023)摘要：采用等离子粉末堆焊工艺在316H不锈钢表面堆焊Tribaloy®T400(T400)合金涂层，研究焊接时不同焊接热输入对堆焊件表面形貌、成分、维氏硬度、摩擦因数以及磨损质量的影响。
结果表明：当焊接热输入为840J/mm时，堆焊件表面没有明显的缺陷，维氏硬度以及耐磨性能达到最佳，且Cr元素含量最低；对316H不锈钢和堆焊件的磨损机制进行研究发现，316H不锈钢的磨损机制主要为剥层磨损，伴随有少量氧化磨损，堆焊件的磨损机制主要为磨粒磨损，伴随有黏着磨损。
对焊接热输入为840J/mm的堆焊件在700°C的环境中进行时效实验，堆焊件的维氏硬度随着时效时间的延长而增大，堆焊件经1000h时效后，维氏硬度由原来的528增加到602，堆焊层具有较高的高温力学稳定性。
关键词：等离子粉末堆焊；焊接热输入；维氏硬度；高温时效；摩擦磨损中图分类号：TG455文献标志码：AStudy on the Properties of Tribaloy®T400Coating on316H Stainless Steel Surface by Plasma Powder Welding REN Sen",YE Xiangxi2,3，JIANG Li",LIANG Jianping2,3，LI Zhijun2,3，CHEN Zezhong1，DAI Zhimin2,3(1.School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China;2.Shanghai Institute of Applied Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai201800,China;3.Dalian National Laboratory for Clean Energy,Dalian116023,China)Abstract:Tribaloy®T400(T400)alloy coating were prepared by plasma powder welding method onthe316H stainless steel surface.The effects of different welding heat inputs on the surface morphology, composition,Vichers hardness,friction coefficient,and wear mass loss of the cladding specimens were studied.The results show that when the welding heat-input is840J/mm,there is no visible defect on the surface of the cladding specimens,the Vichers hardness and wear resistance are the best,and the Cr content is the lowest.The wear mechanism of316H stainless steel is mainly delamination wear,收稿日期：2020—06—01基金项目：中科院A类战略性先导科技专项“变革性洁净能源关键技术与示范”资助项目(XDA21080100)；国家重点研发计划项目(2016YFB0700404)；宁波市“创新2025”重大专项(2019B10084)；中国科学院青年创新促进会基金项目(2020260)；上海市基金面上项目(19ZR1468200和18ZR1448000)作者简介:任森(1991—),男，硕士研究生，研究方向：316H不锈钢的表面改性。
等离子堆焊在阀门制造中的应用
等离子堆焊在阀门制造中的应用摘要：阀门作为非常重要的工业配件，在工业生产领域具有非常重要的作用，阀门的质量对工业生产安全非常关键。
等离子堆焊技术属于阀门制造工艺中常用的一种技术，借助该技术可以大幅提升阀门表面的抗高温能力和抗冲蚀能力。
鉴于此，本文主要针对等离子堆焊技术在阀门制造工艺中的应用进行分析。
关键词：等离子堆焊技术；烦闷焊接技术；应用引言：阀门作为工业生产中非常关键的部件之一，在我国的诸多工业领域都有着非常广泛地应用。
随着我国工业水平的不断发展，阀门的应用范围也在不断拓宽，工业技术的发展同时也对阀门产品的性能产生了更多要求。
鉴于此，针对阀门制造应用中的等离子堆焊技术研究有着非常重要的意义和作用。
一、等离子堆焊技术简介和特点分析等离子堆焊技术属于阀门焊接中常用的一种技术，主要利用等离子枪产生的等离子电弧进行阀门的焊接。
等离子电弧的两级之间会产生温度非常高的加热电流，从而产生非常剧烈的温度梯度变化，此时的等离子状态呈现过压状态，从而生成相应的非转移等离子弧。
在等离子堆焊过程中，主要存在以下两种形式：①粉末等离子弧喷焊；②排丝等离子弧堆焊。
技术人员在应用第一种焊接方式的过程中，需要利用到喷焊枪工具，该工具不仅可以实现等离子弧热源传导，同时也可以实现粉末输送。
应用该喷焊技术，可以有效保障焊接的熔覆率较高。
而第二种焊接技术主要采用在机体上排列焊丝熔焊的方式进行焊接，应用该焊接工艺进行焊接，可以提高焊接成型质量。
阀门在我国工业领域有着非常广泛的应用，一旦阀门的密封面被损坏，则可能导致出现阀门无法正常关启、阀门泄露等问题，鉴于此，对等离子焊接工艺进行分析非常有必要。
和其他焊接工艺相比，等离子弧的焊接优点主要集中在以下几方面：①焊接热量相对集中，其焊接中心温度可以达到16000-32000K，和普通的手工电弧焊接方式相比，该焊接方式主要针对熔点较高的阀门材料进行焊接。
②该焊接方式整体的稳定性较高，应用等离子弧进行焊接的过程中，由于采用的焊接气体介质为充电分离模式，具备非常显著的导电性能，即便电弧长度有所变化，也不会增大电弧电压，由此可以保障焊接过程中的稳定性。
等离子粉末熔覆堆焊操作流程及故障检修
等离子粉末熔覆堆焊操作流程及故障检修一、操作流程1、装粉：把送粉器上盖拧开，粉用小漏斗倒入，然后把盖拧紧，不要漏气，注：粉末150目左右；2、水箱：水箱要加纯净水，水位高度距离上端3-5mm，少了再加，要经常检查；堆焊枪的两个水管接头要拧紧，不要漏水，也要保证两个水管的水循环正常，水管不能折叠，水箱没开或水管水循环不好会烧铜嘴，应特别注意；3、调枪：调枪的重点是钨针，钨针的针尖要尽量居中（磨钨针的时候要注意），这样不会偏弧；装枪时钨针的针尖距离铜嘴内壁0.5-1mm，这样起弧好，装卸钨针时要注意钨针上的钨极夹不要弄丢，焊枪的长帽要拧紧。
更换铜嘴时要注意，换铜嘴时注意枪内有白色的居中换（陶瓷的）不要掉下踩碎，上铜嘴时铜嘴一定要拧紧，铜嘴拧不紧会很快烧坏，特别注意；换好铜嘴后，要把白色垫片和白色陶瓷保护罩装好拧紧，4、调气体：气体用氩气和氢氩混合气（氢5-10%，氩气95-90%），氩气用三通分开，一根接到主机电源后面上方的接口，一根接到控制器后面下方的接口；氢氩混合气是一根管，接到主机电源后面下方的接口，接气管时要保证接口的气密性，如气密性不好，可加密封带；堆焊时氩气流量调到一个格，混合气调到一个格（这一个格是指在维弧已启动，再踩脚踏开关时两个钢瓶上流量表内小球所上升的位置）；如无氢氩混合气可用氩气代替，在使用时要相应加大气体的流量和相应加大电流，这样才能保证熔覆的好。
5、调焊机：把焊机后面的空开打开，按功能键，调到离子焊的显示灯亮，间隔时间显示CC状态，调解旋钮把电流调到相应的数值（一般65A左右）；焊机正面的气体流量计一般调到10左右（调这个气体流量时，一定要把维弧打开，即维弧显示灯要亮，按维弧按钮就可以打开维弧）；堆焊枪的另两个接头主弧（大的）和维弧（小的）要和焊机的接头接好，不要漏气；脚踏开关要接好；接地线要接好（接地线要夹到工件上,要夹好夹实），不要松动，以免烧坏。
6、调送粉：调送粉是调送粉控制器，把送粉器的电源开关打开，调解旋钮（一般调到25-35），送粉控制器上的气体流量计一般调到25以上（调这个流量计时要按送粉按钮，红色表示停止送粉，绿色表示送粉）；送粉器下的送粉管要和堆焊枪上的细的送粉管接好，不要漏粉漏气。
等离子堆焊
一、表面工程引言表面工程技术是表面处理、表面涂(镀)层及表面改性的总称，是20世纪80年代世界十项关键技术之一，将成为21世纪主导技术之一。
表面工程技术是通过运用各种物理、化学或机械工艺过程来改变基材表面状态、化学成分、组织结构或形成特殊覆层，使基体表面具有不同于基体的某种特殊性能，从而达到特定的使用要求。
该技术不仪用于维修业，还用于制造业，是先进制造技术的重要组成部分，表面工程技术日益受到世界各国的重视，发展了各种用于表面工程的新型工艺技术，包括表面改性技术、表面薄膜制备技术和表面涂层技术。
1热喷涂热喷涂是一种重要的表向工程技术，通过在普通材料的表面喷涂保护层、强化层和装饰层，来实现耐磨、耐蚀、耐局温、绝缘、导光的功能特性。
近20年来发展迅速，由早期制备一般的装饰性和防护性涂层发展到各种功能性涂层，由产品的维修发展到大批量的产品制造:由单一涂层发展到包括产品失效分析、表向预处理、喷涂材料和设备的选择、涂层后加工的热喷涂系统工程。
其应用领域从宇航业开始，迅速发展到各民用工业部门。
热喷涂所用热源从电弧到等离子体、激光、电子束等，其喷涂粒子飞行速度从最初的几十m/s、提局到1000m/s、(爆炸喷涂)，在我国“六五”、“七五”、“八五”期间连续被列为重点推广项目。
热喷涂技术有许多工艺方法，目前应用比较厂泛的主要有火焰喷涂(丝材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂)、等离子喷涂和电弧喷涂。
由于电弧性能不断改善，电弧喷涂在20世纪80年代再次兴起。
其原理是通过送丝装置将两根丝状金属喷涂材料送进喷极中两导电嘴内，作为阴、阳极，利用其接触短路生成电弧，熔化丝材，井用压缩空气雾化喷射到工件表面形成致密结合层。
由于用电能作为能源，在节能和经济方面都优于其它喷涂方法，喷涂效率局，涂层结合强度高，对于恶劣环境下的工件防腐，如煤矿井筒、水冷壁十分有效，用电弧喷涂Cr13修复造纸烘缸既耐磨又耐蚀。
目前我国的研究主要集中在封闭式电弧喷枪、推丝式送丝机构、平特性电源、药芯丝材喷涂材料等方面，国际上己研究高速射流电弧喷涂技术。
等离子粉末堆焊
等离子粉末堆焊简介等离子粉末堆焊是一种高新技术表面修复工艺，通过利用等离子场中的高温等离子体束流对粉末材料进行加热熔融，然后瞬间凝固形成新的表面层，从而达到修复和加固材料表面的目的。
工艺原理等离子粉末堆焊的工艺原理建立在等离子体的基础上。
等离子体是由高温离子和自由电子组成的高度电离的气体状态。
在等离子体喷涂过程中，粉末材料首先被喷涂到待修复的基材表面上，然后通过等离子场的高温等离子体束流对粉末进行加热熔融，形成液态金属粒子，最后液态金属粒子迅速凝固形成新的表面层。
应用领域等离子粉末堆焊技术在航空航天、汽车制造、电子设备、石油化工等领域得到广泛应用。
在航空航天领域，等离子粉末堆焊技术可以修复和修理飞机发动机叶片、涡轮叶片等重要部件，提高其使用寿命和性能。
在汽车制造领域，等离子粉末堆焊技术可以修复汽车发动机缸盖、凸轮轴等部件，提高汽车零部件的耐磨性和耐腐蚀性。
优势和局限等离子粉末堆焊技术具有操作简单、效率高、成本低的优势，可以实现复杂表面的修复和加固。
然而，由于等离子粉末堆焊技术对设备和操作人员要求较高，所以在应用过程中需要严格控制操作参数和工艺流程，以确保制造出的产品符合高质量的要求。
发展趋势随着科学技术的不断进步，等离子粉末堆焊技术在材料制备、表面修复等领域的应用范围将会不断扩大。
未来，等离子粉末堆焊技术有望实现与3D打印、激光熔覆等其他表面修复技术的整合，共同推动表面修复技术的发展。
结论综上所述，等离子粉末堆焊是一种高新技术表面修复工艺，具有广泛的应用前景和发展潜力。
通过不断的技术革新和工艺优化，等离子粉末堆焊技术将为现代制造业的发展带来更多的机遇和挑战。
等离子粉末堆焊与激光熔覆比较
等离子粉末堆焊与激光熔覆比较关键词：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、等离子耐磨片等离子粉末堆焊与激光熔覆之比较一、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。
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等离子粉末堆焊
精密氩焊粉末堆焊1、数字型采用CPU处理器，输出准确精确控制。
采用优质的元件制造，性能可靠。
2、“单键飞梭“功能，一个数字按钮控制多个数字表,减少故障率，克服了电位器故障频繁的现象。
3、能量密度大，电弧方向性强。
融透性强。
可以产生稳定的小孔效应，通过小孔的效应可以获得良好的单面焊双面成型。
4、焊缝的质量对弧长的变化不敏感，这是由于等离子弧的形态接近圆柱形。
发散角很小（约5度）且挺直性好，弧度变化时加热斑点的面积影响很小，因此容易获得均匀的焊缝状态。
5、钨极缩在水冷喷嘴内部，不与工件接触，因此可以有效的避免焊缝金属的夹钨现象。
另外电弧的搅动性好，融池温度高，有利于融池内气体的释放。
6、等离子电弧由于压缩效应及热电离度较高，电流较小时仍很稳定，焊接电流可以小到0、1A稳定燃烧，特别适合焊接微型精密零件。
通过电弧的压缩，导电弧柱集中为一条细线，电流小，电弧稳定，溶池小，热影响区很窄，电极和喷嘴的孔径细小，并使弧柱收缩的更细,同时也提高热效率。
参数：型号DML-VO2B离子焊氩焊输入电源AC220V额定功率6KVA输出电流范围1-100A1-200A脉冲电流时间1-99ms1-999ms间隔时间0、1-2s0、1-2s重量100kg体积275x470x400mm基本原理：
等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩
散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。
等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。
等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。
技术特点：
1、堆焊熔覆合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高；
2、堆焊熔覆速度快，低稀释率；
3、堆焊层组织致密，成型美观；
4、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊；
5、堆焊过程易实现机械化、自动化；
6、与其他等离子喷焊相比设备构造简单，节能易操作，维修维护容易、截齿等离子粉末熔覆堆焊系统优势：
1、成型美观，焊道成型控制精密，宽窄高低任意可控，焊后不用处理；
2、熔覆率高，速度快，每分钟可堆焊1-2个；
3、热影响低，堆焊后基体温度200左右；
4、专业合金粉末，耐磨性好而且焊后硬度可达HRC60以上，无火花，使用期是一般的药芯焊丝3倍以上；
5、纯冶金结合，冲淡率5%左右，结合度强；
6、操作简单，控制方便。
焊补铸件的优势
1、各种铸铝、铸铁、铸钢，铸铜都能焊接、修补；
2、焊道、焊点任意可控；
3、电流大小、输出时间、输出频率任意可调，热影响最低，效果最佳；
4、操作简单，无需专业焊工，降低成本；
5、速度快，瞬间熔合，焊一个点的时间为0、05秒；
6、高精密焊接，非常适合薄铝焊接；
7、设备重量35kg，灵活方便；
8、焊点大小可控，焊后不用处理或简单处理；
9、维护费用低，可以忽略不计；
10、结合度强，气密性好，纯属冶金结合，不会产生虚焊、脱落、漏气等现象；1
1、成品率非常高，只要细心，能达到100%的成品率。
堆焊系统配置：（1） DML-V02B主机（功率KVA）－－－1台型号DML-V02B离子焊氩焊输入电源 AC220V 额定功率6KVA输出电流范围1-100A1-200A脉冲电流时间范围1-999ms1-999ms间隔时间
0、1-2s0、1-2s重量100KG体积275x470x400（2）焊接控制
器：送粉器－－－－－－1台（3）等离子粉末堆焊枪（100A）－－－－1把（4）冷循环水箱－－－－－－－－1台功率150W最大流量1、5-5、3L/min电压220V最大压力
5kg/cm2电流2、4A水箱容积8L（5）数控行走喷焊操作机（选配）（6）堆焊摆动器（选配）堆焊主要技术参数：离子气流量调节范围－－－－－－－ 0、2～0、4L/min 送粉气流量调节范围－－－－－－－ 0～1L/min 保护气流量调节范围－－－－－－－－2～6L/min 送粉器粉桶容量
－－－－－－－－3Kg 送粉器送粉量调节范围－－－－－－－0～50g/min 工作距离
－－－－－－－－－3～12mm 堆焊厚度控制范围：
一次堆焊的厚度－－－－－－－－－－0、5-5mm左右一次堆焊的宽度－－－－－－－－－－2-10mm左右粉末粒度－－－－－－－－－－－100－240目粉末堆焊效率－－－－－－－－－－－≥90%应用范围：1、仪表仪器、医疗设备（金属波纹管、精密仪表元件等）2、汽车（继电器、气体传感器等）3、
飞机及航空航天（飞机配件、空间站配件）4、电子、电器元件（热电偶、马达、矽钢片、）5、模具维修(塑料模具、压铸模具、冷冲模具、铜、铝合金模具)6、特种金属的焊接（如钛、镍、钼等特殊金属也能实施高效接）7、阀门堆焊，螺杆堆焊，截齿堆焊，轧辊堆焊，耐磨堆焊等。
联系人：王健。