等离子焊接与堆焊工艺

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。

堆焊科技名词定义中文名称：堆焊英文名称：surfacing定义：为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。

应用学科：机械工程（一级学科）；焊接与切割（二级学科）；熔焊（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布堆焊电焊条堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。

为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。

目录等离子弧堆焊概述冷焊堆焊技术冷焊技术的应用领域宽带极电渣堆焊技术电火花堆焊工艺在电厂关键部件修复应用挤压辊堆焊方法等离子弧堆焊展开简介duī hàn用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接法。

通常用来修复磨损和崩裂部分。

英文： overlay welding编辑本段概述应用目前，生产中采用的堆焊方法非常多，现将几种堆焊方法的稀释率和熔敷速率对比如 [表] 所示。

几种堆焊方法特点比较堆焊方法稀释率（%）熔敷速度（kg/h）埋弧堆焊单丝 30～60 4.5～11.3多丝15～25 11.3～27.2串联电弧 10～25 11.3～15.9单带极10～20 12 ～36多带极8～15 22 ～ 68等离子弧堆焊自动送粉5～15 0.5～6.8手工送丝 5～15 0.5～3.6自动送丝 5～15 0.5～3.6双热丝5～15 13～27熔化极气体保护电弧堆焊其中：自保护电弧堆焊 10～40 0.9～5.4 15～40 2.3～11.3带极电渣堆焊 10～14 15～75从表3可看出，带极堆焊有较高的熔敷速度，等离子弧堆焊有较低的稀释率。

近年来，在此基础上，研究工作者进一步开发了既高效又低稀释率的先进的带极堆焊技术和等离子弧堆焊技术。

编辑本段冷焊堆焊技术冷焊堆焊技术是利用高频电火花放电原理，对工件进行无热堆焊，来修补金属工件的表面缺陷与磨损，能保证工件的完好性；也可以利用其强化功能对工件进行强化处理，实现工件的耐磨性、耐热性、耐蚀性等。

常用的堆焊操作方法
堆焊（Hardfacing）是一种在金属表面上添加耐磨、耐腐蚀或其他特殊性能的涂层或填充材料的焊接过程。

下面列举了几种常用的堆焊操作方法：
1.熔敷堆焊（FuseWelding）：这是最常见的堆焊方法之一。

在熔敷堆焊中，焊材以焊丝或焊条的形式添加到基材上，然后通过熔化焊材和基材来形成涂层。

这种方法可以使用多种焊接工艺，如手工电弧焊、气体保护焊等。

2.粉末堆焊（PowderWelding）：粉末堆焊是一种将金属粉末喷射到基材表面，并通过热源（如等离子弧或激光）将其熔化和熔合到基材上的堆焊方法。

这种方法适用于高温和高速应用，并可以实现较高的精度和微观组织控制。

3.硬面割弧堆焊（OpenArcHardfacing）：硬面割弧堆焊是一种在基材上使用割弧电弧焊进行堆焊的方法。

焊丝通过电弧进行熔化，并在电弧下落到基材表面时形成涂层。

这种方法操作简单、适用范围广，常用于重型设备的维修和耐磨涂层的制备。

4.激光堆焊（LaserHardfacing）：激光堆焊是利用激光束将焊材熔化并精确熔合到基材上的堆焊方法。

激光堆焊具有高能量密度、焊接速度快和热影响区小等优点，可以实现高精度、低热输入的涂层制备。

5.电弧喷涂堆焊（ArcSprayingHardfacing）：电弧喷涂堆焊是通过电弧喷涂设备将金属线材熔化并喷射到基材表面，形成涂层。

这种方法通常用于在大面积上进行涂覆，并能提供良好的附着力和涂层均匀性。

这些是常见的堆焊操作方法，根据具体的应用需求和工艺条件，可以选择适合的堆焊方法来实现所需的涂层性能和质量。

传统喷焊与等离子堆焊的区别宁波镭速激光科技有限公司氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。

1.氩弧焊氩弧焊因为热影响区域大工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。

尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。

在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊由于冷焊机放热量小较好的克服了氩弧焊的缺点弥补了精密铸件的修复难题。

氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些氩弧焊的电流密度大发出的光比较强烈它的电弧产生的紫外线辐射约为普通焊条电弧焊的5-30倍红外线约为焊条电弧焊的1-1.5倍在焊接时产生的臭氧含量较高因此尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。

2等离子焊和其他焊机相比之下，等离子堆焊的优点体现在哪些方面呢?1.钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不可能与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象。

电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池内气体的释放。

2.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。

配用新型的电子电源，焊接电流可以小到0.1A，这样小的电流也能达到电弧稳定燃烧，特别适合于焊接微型精密零件。

3.可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。

4.等离子堆焊的能量密度大、电弧方向性强、熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透8～10mm厚的不锈钢板。

与钨极氩弧焊相比，在相同的焊缝熔深情况下，等离子弧焊接速度要快得多。

5.焊缝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°，且挺直度好，弧长变化时对加热斑点的面积影响很小，易获得均匀的焊缝形状。

第5讲等离子弧焊及切割等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。

等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊及切割。

本章只介绍焊接及切割。

1 等离子弧工作原理1.1等离子弧的形式等离子枪按用途可分为焊枪及割枪，枪的主要组成部分及术语如图1所示。

切割用枪无保护气体2及保护气罩6。

压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件，一般需用水冷。

喷嘴孔径dn及孔道长度l0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。

喷嘴内通的气体称离子气。

中性的离子气在喷嘴内电离后使喷嘴内压力增加，所以喷嘴内壁与电极4之间的空间称增压室。

电离了的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制，使弧柱截面变小，该孔径对弧柱的压缩作用称机械压缩。

水冷喷嘴内壁表面有一层冷气膜，电弧经过孔道时，冷气膜一方面使喷嘴与弧柱绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称热收缩。

弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称磁收缩。

在机械压缩与热收缩的作用下，弧柱电流密度增加，磁收缩随之增强，如电流不变，弧柱电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧（也称压缩电弧）的电弧功率及温度明显高于自由电弧。

图2a所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30％，电弧功率高100％。

由于电离后的离子气仍具有流体的性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射出的电弧带电质点的运动速度明显提高（可达300m／s），所以等离子弧具有较小的扩散角及较大的电弧挺度（图2b），这也是等离子弧最突出的优点。

电弧挺度是指电弧沿电极轴线的挺直程度。

等离子弧具有的电弧力、能量密度及电弧挺度等与加工有关的物理性能取决于下列五个参数：1）电流；2）喷嘴孔径的几何尺寸；3）离子气种类；4）离子气流量；5）保护气种类；调整以上五个参数可使等离子弧适应不同的加工工艺。

如在切割工艺中，应选择大电流、小喷嘴孔径、大离子气量及导热好的离子气，以便使等离子弧具有高度集中的热量及高的焰流速度。

等离子弧焊等离子弧焊成品等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法。

气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。

它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。

形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。

根据各种工件的材料性质，也有使用氦或氩氦、氩氢等混合气体的。

目录基本信息工作方式过程特点应用等离子弧焊接和切割各种焊接方法及设备等离子弧焊设备国外焊接技术最新进展等离子弧焊的工艺参数等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究等离子焊优点等离子弧的特性合金材料的等离子弧焊•超薄壁管子的微束等离子弧焊安全防护技术基本信息缩写abbr. ：PAW.[军] Plasma-Arc Welding, 等离子弧焊——简明英汉词典工作方式等离子弧有两种工作方式。

一种是“非转移弧”，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，主要用於等离子喷镀或加热非导电材料；另一种是“转移弧”，电弧由辅助电极高频引弧后，电弧燃烧在钨极与工件之间，用於焊接。

形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。

前一种形式的等离子弧只熔透母材，形成焊接熔池，多用於0.8～3毫米厚的板材焊接；后一种形式的等离子弧只熔穿板材，形成钥匙孔形的熔池，多用於 3～12毫米厚的板材焊接。

此外，还有小电流的微束等离子弧焊，特别适合於0.02～1.5毫米的薄板焊接。

等离子弧焊接属于高质量焊接方法。

焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，可焊材料种类多。

特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展，更扩大了等离子弧焊的使用范围。

过程特点操作方式等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。

但是，通过在焊炬中安置电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。

通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式：1、微束等离子：0.1～15A在很低的焊接电流下，材苁褂梦⑹?壤胱踊<词乖诨〕け浠?怀??0mm时，柱状弧仍能保持稳定。