等离子焊接与堆焊工艺
堆焊的原理特点方法及应用
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。
堆焊技术培训ppt课件
➢规范参数
• 包括焊条选择，焊条直径，堆焊电流，堆 焊速度，零件的预热温度等。
堆焊层 <
径/mm
》1.5 堆焊层 1 数
5~6 堆焊电 80~ 流/A 100
1~2 2以上
140~20 180~24
0
0
➢堆焊质量及常见缺陷的预防措施
• ①堆焊质量 • (a)防止焊缝层金属开裂 进行焊前预热和焊后缓冷 • (b)防止堆焊层金属的硬度不符合要求 • (c)防止堆焊件变形 • (d)提高堆焊效率
➢电弧堆焊
• ②常见缺陷及预防措施 • (a)气孔 主要是焊前处理和堆焊工艺参数的影响。 • (b)裂纹 主要受基体材料处理和工艺参数的影响。 • (c)夹渣的未焊透 主要是由工艺参数不稳定和操作不当引
➢埋弧堆焊工艺及参数
• ②电弧电压的影响 影响熔滴过渡、金属飞溅及焊道宽度的重 要参数，特别是细焊丝埋弧堆焊对工作电 压比较敏感。
➢埋弧堆焊工艺及参数
➢埋弧堆焊特点
• ①堆焊层金属质量稳定，焊缝成形好。 • ②生产率高，过程是连续的，易实现机械化和自动化。 • ③劳动条件好，消除弧光危害，减少金属飞溅和有害气体
析出。
➢埋弧堆焊工艺及参数
• ①堆焊电流 h=KI 式中，h为熔深，mm;K为比例系数，mm/A;I为堆焊电流， A。 通常K=0.01~0.02；对于自动焊的船形位置焊和开破口对接 焊，K=0.015~0.002；对于不开坡口的对接焊，取 K=0.01~0.015；对于自动焊，K=0.01.
➢ 熔渣分类： ➢ 第一类是氧化性熔渣，用来焊接低碳钢和低碳合金钢。 ➢ 第二类是盐-氧化物型渣，主要用来焊接高合金钢。 ➢ 第三类是盐类渣，主要用于焊接铝、钛等金属及合金。
堆焊
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。
等离子弧焊
1 项目描述 2 学习内容 3 建议课时 4 学习目标 5 相关知识 6 项目实施 7 知识拓展
1 项目描述
等离子弧焊广泛应用于工业生产中，主要用于合金钢和有色金属的加工。 在汽车制造 中主要用于车身总成、油箱半圆边缘、发动机气阀体等零部件的 焊接，如图8-1所示。
对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，从而使能量更加集中，弧柱中气 体充分电离，这样的电弧称为等离子弧。等离子弧具有高温、高电离度及高能 量密度的特点。等离子弧焊是利用等离子弧做热源进行焊接的工艺方法。
5 相关知识
4. 等离子弧焊的基本方法 1) 穿孔型等离子弧焊 穿孔型焊又称锁孔或穿透焊。利用等离子弧能量密度大和等离子弧流力强 的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的小孔，被熔化的金属在电弧吸 力、液体金属重力与表面张力相互作用下保持平衡。随着等离子弧在焊接方向 移动，熔化金属沿电弧周围熔池壁向熔池后方移动并结晶成焊缝，而小孔随着 等离子弧向前移动。这种小孔焊接工艺特别适用于单面焊双面成形，并且也只 能进行单面焊双面成形。焊接较薄的工件时，可不开坡口、不加垫板、不加填 充金属，一次实现双. 等离子弧焊的原理、特点及应用； 2. 等离子弧焊工艺； 3. 等离子弧焊设备； 4. 等离子弧焊基本操作方法。
3 建议课时
6〜8学时。
4 学习目标
(1) 掌握等离子弧焊的原理、特点及应用，能够根据等离子弧焊的使用要 求和特点，合理选择等离子弧焊设备，正确安装调试和维护等离子弧焊设备， 掌握等离子弧焊的操作要点和实际操作技能。
5 相关知识
2. 等离子弧的类型 1) 非转移型等离子弧 非转移型等离子弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水冷铜喷嘴， 负极接钨极，工件不接到焊接回路上，依靠高速喷出的等离子弧气将电弧带出， 这种等离子弧主要在等离子弧喷涂、焊接和切割较薄的金属及非金属时采用。 2) 转移型等离子弧 钨极接电源的负极，焊件接电源的负极，等离子弧直接燃烧在钨极与工件 之间，焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转移到钨极与工 件之间，在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中，这种等离子弧常用于等离子 弧切割、等离子弧焊接和等离子弧堆焊等工艺方法中。 3) 混合型等离子弧 转移弧及非转移弧同时存在称为混合型等离子弧。混合型等离子弧稳定性 好，电流很 小时也能保持电弧稳定，主要用在微束等离子弧焊接和粉末等离 子弧堆焊等工艺方法中。
第7章 等离子弧焊接与喷涂
二、等离子弧焊的工艺特点和适用范围 （一）工艺特点
等离子弧焊目前在不锈钢、钛及其合金和 薄板焊接中代替了TIG焊。
与TIG焊相比：
1）等离子弧弧柱温度高，能量密度大，因而对焊 件加热集中，熔透能力强，一次可焊透厚度大， 在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊 接生产率。此外，等离子弧对焊件的热输入量少 ，焊缝截面形状较窄，深宽比大，热影响区窄， 其焊接变形也小。 2）等离子弧的形态近似圆柱形，挺度好，因此当 弧长发生波动时熔池表面的加热面积不大，对焊 缝成形的影响较小，容易得到均匀的焊缝成形。 3）等离子弧的稳定性好，使用小的焊接电流也能 保证等离子弧的稳定，故可焊超薄件。 4）钨极内缩在喷嘴里面，焊接时钨极与工件不接 触，因此可减少钨极烧损和防止焊缝金属夹钨。
合金粉末
(1)自熔性合金粉末 自熔性合金粉末包括镍基、钴基、铁基、铜基 等。 (2)复合粉末 复合粉末是由两种或两种以上具有不同性能的固相所 组成，不同的相之间有明显的相界面，是一种新型工程材料。
粉末等离子弧堆焊设备
1. 粉末等离子弧堆焊设备一般都包括机械系统、送粉系统、水冷 系统和电路控制系统等几部分。
1、焊接电源 为保证收弧处的焊缝质量，不会留下弧坑 ，等离子弧焊接一般采用电流衰减法熄弧，应具 有电流衰减装置。
2、气路系统 等离子弧焊接设备的供气系统应能分别供 给自立气、保护气。为了保证引弧处和熄弧处 的焊缝质量，自立气应分成两路供给，其中一 路可在焊接收尾时经气阀放入大气，以实现气 流衰减控制；另一路经流量计进入焊枪。调节 阀调节离子气的衰减时间。
等离子弧—MIG焊
图7-25 熔化极等离子弧焊接的原理
a)阳极为钨棒结构 b)阴极为水冷铜嘴结构 1—焊丝 2—导电嘴 3—离子气 4—铜嘴 5—保护气体 6—保护罩 7—等离子弧 8—过渡金属 9—钨棒
常用的堆焊操作方法
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。
堆焊技术
堆焊的物理本质、冶金过程和热过程的基本规律， 与一般焊接工艺没有区别。但是，由于堆焊的主要 目的在于发挥表面堆焊合金的性能，所以又有以下 特点：
1.堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素。被堆 焊的零件种类繁多、工作环境复杂、基体材料几乎 包括了所有类型的金属，因此，必须根据具体情况， 合理制定堆焊层的合金系统，这样才能使堆焊零件 具有较高的使用寿命。
堆焊主要用在以下两个方面：
1.制造新零件和再制造（Remanufacture） 用堆焊工艺可制成双金属零件。这种零件的基体和 堆焊焊表层，可采用不同性能的材料，所以能分别 满足两者不同的技术要求。这样，既能使零件获得 良好的综合技术性能，也能充分发挥材料的工作潜 力。由于堆焊零件具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能 的表面层，所以使用寿命可大幅度提高几倍甚至几 十倍，并能大大减少贵重合金的消耗。
堆焊时要注意：
1.正确选择焊条；2.防止堆焊层和热影响区裂纹；3. 防止堆焊层硬度不合要求；4.防止堆焊零件变形；5. 提高堆焊效率。
二、氧－乙炔焰堆焊
氧－乙炔火焰温度较低（2000～3100℃），而且可 以调整火焰能率，所以能得到非常小的稀释率（1～ 10％）和小至1mm以下的均匀薄层。这种方法简便、 灵活、成本低，所以仍得到广泛采用。缺点是生产 率低，劳动强度大，故宜于堆焊较小零件，如内燃 机阀门、油井钻头牙轮、农机零件等。
2.修复旧零件
如轧辊、轴类、工模钢、农机零件、采掘机件等易
磨损零件，都大量采用堆焊工艺修复。有的国家统 计，用于修复旧件的堆焊金属量占堆焊金属总量的 72.2％。修复旧件的费用很低，而使用寿命往往比 新零件还高。如堆焊旧轧辊的费用仅是新轧辊的30 ％左右，而轧制金属却比新轧辊提高3～5倍。因此， 广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材、节省资 金、弥补配件短缺等三丝及多丝堆焊，是将几根并列的焊丝，接 在电源的一个极上，并同时向焊接区送进。电弧将 周期性地从一个焊丝移向另一根焊丝。因此，每一 次起弧的焊丝获得很高的电流密度，使熔敷率大大 提高；而电弧的位置不断移动，保证了熔深浅、焊 道宽。多丝堆焊，可以容许采用很大焊接电流，而 稀释率却很小。如采用6根直径3mm的焊丝，总电流 达700～750A，最大熔深1.7mm、焊道堆高5.1mm、 熔宽50mm。
传统喷焊与等离子堆焊的技术差异
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。
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等离子焊接与堆焊工艺
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、等离子粉末熔覆堆焊，等离子粉末堆焊机、等离子耐磨片
粉末等离子弧堆焊技术
1.原理与特点
1.1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,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。
1.2特点粉末等离子弧堆焊,由于采用了热量集中,可控性好的等离子弧作热源,采用了易于熔化,特别是自熔性好的合金粉末作填充金属,从而与其它表面堆
焊方法相比,具有以下特点:
(1)适于易于制成粉末而难于制成丝材的高合金或复合材料堆焊。
(2)合金粉末及其熔池对电弧有缓冲作用,能有效控制熔深,母材冲淡率低。
(3)堆焊层硬度
均匀,组织均一,易于避免质量缺陷。
(4)焊道成形平整、美观,尺寸及熔敷率可调
范围宽,适应工件大小的范围宽。
(5)采用细粉易于熔化的优点,可采用微束等离
子弧作热源,实现精细堆焊。
(6)堆焊过程连续,易于实现全自动化堆焊。
其缺点是:(1)在堆焊过程中有少量粉末飘散造成浪费。
(2)因粉末飞溅,长时
间施焊易产生粘嘴现象,影响工艺稳定。
(3)堆焊质量对粉末质量的依赖性大,大
部分堆焊材料系自熔性合金。
2.设备系统2.1组成等离子堆焊机(等离子弧堆焊
系统)主要由以下部分组成:(1)等离子弧电源;(2)电气控制系统(控制电路、操作
界面、程序软件);(3)工作气(氩气)供给系统;(4)焊枪三维空间定位或运行机械系统;(5)送粉器;(6)摆动机;(7)调高机/弧压自动控制器;(8)焊枪支架及三维微调机;(9)等离子焊枪;(10)工件移动机(或旋转台,或变位机);(11)冷却水换热及增压循环供
给机;(12)机架及防护装置。
由送粉器、摆动机、调高机、焊枪支架及三维微调机、等离子焊枪等组成堆焊机机头。
上海多木实业有限公司是一家专业从事电源开发的高科技产业，其中焊接
电源是我的重点项目，开发的系列焊机已达到或超过国际先进水平，深受客户
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