等离子堆焊

堆焊的原理特点方法及应用1. 堆焊的原理堆焊是一种将焊接材料堆积在工件表面，通过热源加热使其熔化并与工件表面融合的焊接方法。

其原理基于以下几个关键点：•熔化：堆焊过程中，通过高热源对堆积的焊接材料进行熔化。

•融合：熔化的焊接材料与工件表面进行融合，形成牢固的连接。

•金属冷却：焊接完成后，通过冷却使焊接部位达到稳定的结构和性能。

2. 堆焊的特点堆焊具有以下几个特点：•高温熔化：堆焊过程需要高温热源，一般使用电弧、激光、等离子等方法进行加热，以达到焊接材料的熔化点。

•大变形：堆焊过程中，焊接材料经过熔化和融合，会在工件表面形成一层比较厚的堆焊层，从而改变了工件的尺寸和形状。

•易控制：堆焊过程中，可以根据需要精确控制焊接材料的堆积量和位置，以满足工件表面的修复、增强或改善要求。

3. 堆焊的方法堆焊方法主要有以下几种：•弧焊堆焊：使用电弧进行热源加热，常用的弧焊堆焊方法有手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊等。

•激光堆焊：使用激光进行热源加热，通过激光束的聚焦和扫描完成焊接，具有高能量密度和高精度的特点。

•等离子堆焊：使用等离子进行热源加热，通过等离子电弧的高温和高能量，熔化堆积的焊接材料，并与工件表面进行融合。

•电阻堆焊：利用电阻热效应，将电流通过焊接材料和工件表面产生热量，并使其熔化和融合。

4. 堆焊的应用堆焊方法在工业领域中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•修复和增强：堆焊可用于修复磨损、腐蚀或破损的工件，如轴承座、轴颈等重要零部件的修复，并可以通过堆焊增加零件的使用寿命和强度。

•表面改性：通过堆焊可以改变工件表面的性能和特性，如抗磨损、抗腐蚀、耐高温等，从而提高工件的使用寿命和耐用性。

•零件制造：堆焊可用于制造特殊形状或特殊材料的零件，如合金、复合材料等，通过堆焊可以在基础材料上堆积所需的材料，以满足特定的使用要求。

•化工工业：堆焊在化工工业中应用广泛，如石油化工设备、管道、反应器等重要设备的修复、增强和防腐蚀。

等离子切割与焊接工艺一、等离子弧的产生及特点1.等离子弧的产生原理1）等离子体等离子体是一种特殊的物质，现代物理学中把它列于物质三态(固态、液态、气态)之后，称物质第四态。

在电弧的产生中提到所有物体的电离问题，即气体在获得足够能量的时候，便会使中性的气体分子或原子电离成带正电的离子和带负电的电子，较充分电离的气体就是等离子体。

由于等离子体具有较好的导电能力、极高的温度(15000℃~30000℃)和导热性，能量又是高度集中，因而对于熔化一些难熔的金属或非金属非常有利。

普通焊接电弧的弧柱中心实际上就是等离子体,而等离子弧焊接与切割所使用的等离子体是经过“压缩”的电弧。

电弧经过压缩，弧柱横截面缩小，电流密度增大，电离程度提高，故等离子体又称为“压缩电弧"或通常所称的等离子弧。

2）等离子弧的产生以前所说的电弧，由于未受到外界的约束，故称为自由电弧。

在电弧区内的气体是未被充分电离的,能量不能高度集中。

为了提高弧柱的温度，可以增大电弧电流和电压，但是由于弧柱直径与电弧电流和电压成正比，因而弧柱中的电流密度近乎等于常数,其温度也就被限制在5000℃~6000℃左右。

若对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，就能获得导电截面收缩比较小而能量更加集中的电弧即等离子孤。

这种强迫压缩的作用，称为“压缩效应”，使弧柱产生“压缩效应”有如下3种形式：（1）机械压缩效应如图9-1(a)所示,在电极(负极)和工件(正极)之间加上一个较高电压，通过激发使气体电离形成电弧。

此时，若弧柱通过具有特殊孔形的喷嘴，并同时送入一定压力的工作气体时，使弧柱强迫通过细孔道。

弧柱便受到了机械压缩,弧柱截面积缩小，这就称为机械压缩效应。

（2）热收缩效应当电弧通过水冷却的喷嘴，同时又受到外部不断送来的高速冷却气流(如氮气、氩气等)的冷却作用,使弧柱外围受到强烈冷却。

其外围电离度大大减弱，电孤电流只能从弧柱中心通过，即导电截面进一步缩小，这时电流急剧增加，这种作用称为热收缩效应，如图91(b)所示。

钴基合金等离子弧堆焊显微组织及性能研究高伟* 陈聪*（中国石油大学（北京）暨加拿大哈斯基材料腐蚀与防护联合研究中心）摘要：利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜(EDS附件)、显微硬度计，对等离子弧堆焊钴基合金显微组织、物相及力学性能进行分析测试。

结果表明，堆焊层组织主要是由树枝状的γ-Co固溶体和由γ-Co固溶体与M7C3(M =Cr﹑W﹑ Fe)碳化物形成的共晶组织组成。

从堆焊层至基体，硬度逐渐降低，堆焊层硬度最高，可达550HV以上，熔合区的硬度维持在350HV左右，基体硬度为210HV左右。

关键词：等离子弧堆焊；钴基合金；堆焊层；显微组织；硬度0 引言堆焊钴基合金由于其高硬度、良好的耐腐蚀性及热硬性能日益引起广泛的关注[1-3]。

填丝等离子堆焊除能保证良好的堆焊质量及稀释率之外，还具有设备简单，操作灵活的特点，有着良好的应用前景[4]。

许多研究工作者主要集中于堆焊工艺及堆焊材料的设计和研究上，对堆焊合金层，尤其是手工填丝等离子堆焊合金层微观组织研究尚不充分。

本文详细揭示了钴基合金等离子堆焊层显微组织特点及元素分布特征，并对堆焊层力学性能进行了初步测试，为等离子弧堆焊钴基合金的应用提供一定的理论准备。

1．实验材料和实验方法采用100mm×50mm×5mm的Q235A的低碳钢板为堆焊基材。

焊材选用司太立1#钴基合金堆焊焊丝，其成分见表1。

表1 堆焊焊丝的主要化学成分（质量分数，wt/%）元素 C Cr W Fe Si Ni Mo Co含量 2.4 30.5 12.5 3.00 1.00 3.00 1.00 余量采用飞马特ULTIMA150型等离子焊机进行堆焊实验。

工艺参数：焊接电流79A，离子气流量1.0LPM，保护气流量15LPM，焊枪行走速度1.3mm/s，喷距6mm。

手工填丝。

按GB884-85堆焊要求[5]，堆焊多层钴基合金，堆焊层厚度约3mm。

用XD-3A 型X射线衍射仪对堆焊层表面进行物相分析。

第九章堆焊随着科学技术的进步，各种产品、机械装备正向大型化、高效率、高参数的方向发展，对产品的可靠性和使用性能要求越来越高。

材料表面堆焊作为焊接技术的一个分支，是提高产品和设备性能、延长使用寿命的有效技术手段。

堆焊是用焊接方法在金属材料或零件表面上熔敷一层有特定性能的材料的工艺过程。

第一节堆焊的特点及应用一、堆焊的特点堆焊的物理本质、热过程、冶金过程以及堆焊金属的凝固结晶与相变过程，与一般的焊接方法相比是没有什么区别的。

然而，堆焊主要是以获得特定性能的表层、发挥表面层金属性能为目的，所以堆焊工艺应该注意以下特点：1.根据技术要求合理地选择堆焊合金类型被堆焊的金属种类繁多，所以，堆焊前首先应分析零件的工作状况，确定零件的材质。

根据具体的情况选择堆焊合金系统。

这样才能得到符合技术要求的表面堆焊层。

2.以降低稀释率为原则，选定堆焊方法由于零件的基体大多是低碳钢或低合金钢，而表面堆焊层含合金元素较多，因此，为了得到良好的堆焊层，就必须减小母材向焊缝金属的熔入量，也就是稀释率。

3.堆焊层与基体金属间应有相近的性能由于通常堆焊层与基体的化学成分差别很大，为防止堆焊层与基体间在堆焊、焊后热处理及使用过程中产生较大的热应力与组织应力，常要求堆焊层与基体的热膨胀系数和相变温度最好接近，否则容易造成堆焊层开裂及剥离。

4.提高生产率由于堆焊零件的数量繁多、堆焊金属量大，所以应该研发和应用生产率较高的堆焊工艺。

总之，只有全面考虑上述特点，才能在工程实践中正确选择堆焊合金系统与堆焊工艺，获得符合技术要求的经济性好的表面堆焊层。

二、堆焊的应用堆焊工艺是焊接领域中的一个重要分支，它在矿山、电站、冶金、车辆、农机等工业部门的零件修复和制造中都有广泛的使用。

其主要用途有以下两个方面：1.零件修复由于零件常因为磨损而失效，例如石油钻头、挖掘机齿等，可以选择合适的堆焊材料对其进行修复，使其恢复尺寸和进一步提高其性能。

而且用堆焊技术进行修复比制造新零件的费用低很多，使用寿命也较长，因此堆焊技术在零件修复中得到广泛。

等离子弧加工等离子弧加工是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。

1955年，美国首先研究成功等离子弧切割。

产生等离子弧的原理是：让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔，使其在孔道中产生机械压缩效应；同时，由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好，电流自然趋向弧柱中心，产生热收缩效应，同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。

这3种效应对弧柱进行强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下，使弧柱中心气体达到高度的电离，而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物，即等离子弧。

原理等离子弧切割与焊接是现代科学领域中的一项新技术。

它是利用温度高达15000~30000℃的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。

这种新的工艺方法不仅能对一般材料进行切割和焊接，而且还能切割和焊接一般工艺方法难以加工的材料。

等离子弧加工流程电弧就是中性气体电离并维持放电的现象。

若使气体完全电离，形成全部由带正电的正离子和带负电的电子所组成的电离气体，就称为等离子体。

一般的焊接电弧是一种自由电弧，弧柱的截面随功率的增加而增大，电弧中的气体电离不充分，其温度被限制在5730~7730℃。

若在提高电弧功率的同时，对自由电弧进行压缩，使其横截面减小，则电弧中的电流密度就大大提高，电离度也随之增大，几乎达到全部等离子状态的电弧叫等离子弧。

对自由电弧进行的压缩作用称为压缩效应。

压缩效应有如下三种形式：1)、机械压缩效应在钨极（负极）和焊件（正极）之间加上一个高电压，使气体电离形成电弧，当弧柱通过特殊孔形的喷嘴的同时，又施以一定压力的工作气体，强迫弧柱通过细孔，由于弧柱受到机械压缩使横截面积缩小，故称为机械压缩效应。

2）、热收缩效应当电弧通过喷嘴时，在电弧的外围不断送入高速冷却气流（氮气或氢气等）使弧柱外围受到强烈冷却，电离度大大降低，迫使电弧电流只能从弧柱中心通过，导致导电截面进一步缩小，这时电弧的电流密度大大增加，这就是热收缩效应。

等离子弧焊类型、原理、优缺点、适用范围及等离子焊接设备操作规程1、等离子弧产生及类型：⑴、等离子弧产生：①、等离子弧焊是利用高温的等离子弧来焊接用气焊和普通电弧焊所难以焊接的难熔金属的一种熔焊方法。

②、离子弧焊利用气体在电弧中电离后，再经过热收缩效应、机械收缩效应、磁收缩效应而产生的一种超高温热源进行焊接，温度可达20000℃左右。

③、等离子弧的发生装置如图11-1所示。

在钨极（-极）和焊件（+极）之间加上一个较高的电压，经过高频振荡器的激发，使气体电离形成电弧。

此电弧在通过具有特殊孔型的喷嘴时，经过机械压缩、热收缩和磁场的收缩效应，弧柱被压缩到很细的范围内。

这时的电弧能量高度集中，其能量密度可达10°～10°W/cm²，温度也达到极高程度，其弧柱中心温度可达16000～33000℃；弧柱内的气体得到了高度的电离，因此，等离子弧不仅被广泛用于焊接、喷涂、堆焊，而且可用于金属和非金属切割。

⑵、等离子弧类型及电源连接方式：①、非转移型弧。

钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生于钨极和喷嘴内表面之间（见图11-2a），工件本身不通电、而是被间接加热熔化，其热量的有效利用率不高，故不宜用于较厚材料的焊接和切割。

②、转移型弧。

钨极接电源负极，焊件接电源正极，首先在钨极和喷嘴之间引燃小电弧后，随即接通钨极与焊件之间的电路，再切断喷嘴与钨极之间的电路，同时钨极与喷嘴间的电弧熄灭，电弧转移到钨极与焊件间直接燃烧，这类电弧称为转移型弧（见图11-2b）。

这种等离子弧可以直接加热工件，提高了热量有效利用率，故可用于中等厚度以上工件的焊接与切割。

③、联合型弧。

转移型弧和非转移型弧同时存在的等离子弧称为联合型弧（见图11-2c）。

联合型弧的两个电弧分别由两个电源供电主电源加在钨极和焊件间产生等离子弧，是主要焊接热源。

另一个电源加在钨极和喷嘴间产生小电弧，称为维持电弧。

联合弧主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

1.目的规定等离子弧焊的焊接工艺及焊接操作技术要求，2.范围适用于低碳钢、低合金钢、不锈钢、银及银基合金、钛及钛合金、铜及铜合金的等离子弧焊。

工艺文件如无特殊要求，可按本守则规定进行焊接，有特殊要求时按工艺文件的要求施焊。

3.等离子弧焊设备等离子弧所采用的电源，大多数为具有陡降外特性的直流电源（如弧焊发电机、硅弧焊整流器）。

根据工艺或材料焊接的需要，有的要求有垂直下降外特性的直流电源微弧等离子焊接：有的则需要交流电源（等离子粉末堆焊-喷焊：用微弧等离子焊接铝及铝合金）。

常用国产等离子弧焊设备有：等离子弧焊机LH-300,自动等离子弧焊机LH-300,微束等离子弧焊机LHT6、LH-63,自动微束等离子弧焊机LH5-16,脉冲微束等离子弧焊机LH8T6、LHZ-300o4.焊接材料4.1根据焊件材质及工艺文件正确选用焊丝牌号，焊丝必须符合国家标准。

4.2等离子弧常用的工作气体是氮、氮、氢以及它们的混合气体。

用的最广泛的氮气，其纯度应不低于99.5%；氯气在焊接化学活泼必性较强的金属时是良好的保护介质，一般要求纯度在95%以上；氢气具有最大的热传递能力，在工作气体中混入氢，会明显地提高等离子弧的热功率，但氢是一种可燃性气体，与空气混合后易燃或爆炸，故不单独使用，多与其它气体混合使用。

4.3等离子弧电极材料是含少量⅛t（2%以内）的鸨极或许极。

5.焊接等离子弧焊接按焊缝成形机理，可分为：5.1大电流等离子弧焊接大电流等离子弧焊接分穿透型和熔透型两种方法。

5.1.1穿透型等离子弧焊它是以电弧在熔池前穿透工件形成小孔后形成焊道的一种焊接方法。

又称穿称焊或锁孔焊。

在焊接厚度大于ZOmm以上的奥氏体型不锈钢焊件时，利用高温等离子弧将焊件待焊处加热窝经至烧穿,如果焊接规范参数调节适当，可以穿透工件形成小孔。

此小孔面积较，熔化金属靠表面张力托往而不至于从小孔中跌落，这就是等离子弧焊接小孔效应。

在焊接厚为5.2~8.0mm的奥氏体型不锈钢时，可以不开坡口，不留间隙或留间隙小于0∙5mm,依靠小孔效应实现单焊双面成形。

操作8.1开机“开机”为开启本机各个组成部分电源，进入操作状态，具有独立电源开关的用电装置有：（1）冷冻式循环供水箱冷冻式循环供水箱接入三相四线供电电源，供制冷系统和水泵系统用电。

“制冷”部分的“工作方式”有“手动”和“自动”两档，当置于“手动”档时，按合自锁按钮开光即开机运转，松开自锁开关即停机。

置于“自动”档时，根据设置的温度范围，自动开机停机。

“水泵”部分设置“启动”和“停止”按钮，控制水泵运转。

（2）控制柜控制柜亦是三相四线供电，通过四芯插头接电，控制柜的内供电是通过接触器控制，接触器通断的电源开关，置于控制柜面板，采用钥匙开关。

（3）接焊电源本机配置的TIG160型非弧电源和ARCZX7-500型转移弧电源，均有单独的电源开关，开机时闭合电源开关。

8.2工作气及冷却水参考数调节8.2.1工作气参考数调节工作气参考数的调节主要是指调节工作气（氩气）的供气压力及调节各工作气的流量。

装置氩气通过减压调节阀粗调供气压力，一般调节到0.3Mpa，在控制柜气路安装板有压力调节阀，再次细调供气压力，一般调节到0.2Mpa，该调节阀起到稳定气压作用。

将面板上屏外“工作方式“装换开关置于”调试“档，触摸屏将话你爱你切换到”供气调试”画面，只要触摸各工作气的虚拟开关，即可接通或关断气源。

接通气源后，可旋动转子流量计调节阀的黑色按钮，调节气流量，顺时针方向为减少，逆时针方向为升高。

流量值（L/min）为浮子在玻璃管上的刻度。

为了便捷提爱杰流量，在各转子流量计的下方安装有手动妞子开关，其作用和“供气调试”画面的虚拟开关一样。

8.2.2冷却水参数调节冷却水参数主要是指供水压力和冷却水温度。

一般供水压力调节到0.3-0.4MPa，出水温度设定到15-200C.在循环供水箱的面板上，分“制冷”部分和“水泵”部分，在“制冷”部分有温度设定和显示的控制器，可以设定供水温度范围，并咋数字表上显示实际温度。

在“水泵”部分，有指示供水压力的压力表。

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。