粉末等离子弧堆焊技术

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送粉形式对等离子粉末堆焊效果的影响

送粉形式对等离子粉末堆焊效果的影响
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送 粉 形式对 等 离子粉 末 堆焊 效果 的影 响
深圳职 业技 术学 院( 105 585 ) 哈 尔滨焊接 研 究所 (500 10 8 )
摘要
焊接
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王红 英 赵 昆 李玉龙 曲维 力 董祖珏



在 研究 高效 、 稀释 率 等离 子 粉末 堆 焊过 程 中 , 低 我
金粉末 , 主要特点是沉积率高。因粉末 直接进 入电 其 弧通道 中 , 通 道 的约 束 下 + 末 直 接 落 入 熔 池 , 在 粉 飞散 少 。体 内送 粉方式 的缺点 是 要 求粉 末 粒 度较 粗 。 因细
Ab t a t T i p p r it d c d s v rlk n so rs n o ,e e d n d e o ls r uf cn n ic se s r c hs a e n r u e e e a id f e e tp  ̄d rfe i g mo pa ma ac s r i ga d d s u s d o p f a t era v na e n i d ' tg s h n u n e o o d r e d n d e o h e o i o ae w se h t al n l ̄d h i d a tg s a d d s * n a e T e I f e c p w e e i g mo n te d p st n r t a mp ai l a ay a a l f f i c y
表 2 送粉角度对熔敷速度的影响 送粉角度 ( ) 。
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意味着将有较 大的粉量流经枪体 , 堵枪问题显得 比较 突 出, 因此 采用体 外 送 粉是 较 好 的选 择 另外 , 用 体 采

2种阀门等离子弧粉末自动堆焊方式的比较

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随着等离子技术的发展, 粉末等离子弧堆焊
已经成功地应用于阀门密封面的堆焊 . 粉末等离
1 堆焊设备的构成
阀门粉末等离子弧 自动堆焊 设备 由焊接转
子弧堆焊是利用氩气 等离子 弧做热源 , 用合 金 采
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第2 卷 1
第 l 期 1
重 庆 工 学 院 学 报( 自然科 学版 ) J r lf h gi I t toTcn o ( ar i c Ei n o n Co q g n te f eh l yNtaS e e di ) u ao n n s u i o g u lc n t o
sra ig a d c n e t c c c e s r c g u fcn n o c n r i l uf i .C mp r g t e s e d l t n s s m o e wedn U lr i r a n o a n p d mo u ai y t fr t l ig tl e i h e o e h T n edn s i a o t f f ig t c f a h me d a d te w li go cl t n s s m rs r cn rh o c to ,t i p p r u a i ste a v tg s h li y e o u a o e h h s a e mm r e ta a e s z h n n i v a s o t me d . a d te d s d a t e f o to s h a n g bh h

等离子粉末堆焊

等离子粉末堆焊

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。

各种堆焊对比

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。

等离子弧堆焊工艺规范及应用

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

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。

等离子堆焊镍基合金粉

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

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。

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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。

从图1可见,为了获得高的粉末飞行速度,希望采用小的喷嘴直径和大的粉末会交点到工件的距离。

另外,从图2可看出,为了减小熔化单位重量粉末所消耗的热量,以达到在相同电流条件下,可加大送粉量,从而提高熔敷速度的目的可以有二条途径:采用小的吸嘴压如孔径,低的粉末会交点;或大的压缩孔径,高的粉末会交点。

但后—种途径由于喷嘴孔径过大,等离子弧的温度,热量将减小,等离子弧发散,能量不集中,无法满足熔化大量粉末的需要。

因此当电流即热输入固定的前提下,取小压缩孔径和适中的粉末会交点为宜。

当然压缩孔径也不能过小,不然极易引起双弧,目前推荐D在2.0~4.0mm之间为宜。

粉末会交点到工件距离也不能过大,否则不利电弧的稳定燃烧,更严重时会产生未熔合或焊道中部分粉末未熔化等现象。

推荐L取10~20mm为宜。

其次,在焊枪的设计上还需注意阴极和喷嘴有良好的同心度,枪体无漏水现象,易损件使用寿命长,能长时间稳定工作等问题。

同时还需配备有足够大送粉量的送粉系统。

再配以合理的堆焊规范参数,可实现优质、高效、低稀释率的目的。

3.优缺点及应用范围
高效低稀释率粉末等离子弧堆焊技术与常规粉末等离子弧堆焊技术相比,在相同
的焊接电流下,它具有低的稀释率的同时,具有比常规方法高2~5倍的熔敷速度(见表1),而且最大堆焊高度可达6~8mm,较易实现一次堆焊成功,减少堆焊层数量,降低产生缺陷的可能性
目前,该技术在国外已用于生产,如德国已将熔敷速度20kg/h,稀释率<2%的技术成功地用于汽车、化工、煤炭、核电等领域,尤其在大面积堆焊中更具特色。

熔敷速度30kg/h,稀释率<2%的技术也已成熟。

国内该技术已研究达到熔救速度15kg/h,稀释率<1%,目前正在向更高的熔敷速度和生产应用方向努力。

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