等離子堆焊技術
1等離子堆焊技術的原理
等離子發生器又叫等離子噴槍，根據工藝的需要通人氮氣或氮氣作工作氣體，其原理如圖i所示。穩弧氣體(如氫、氦或者氮)通過氣路進人噴槍，金屬粉末材料借助送粉氣流(一般用氫氣或氮氣)送人噴槍。工作時，噴槍內在鎢電極和噴嘴之間的工作氣體將被電離，產生高溫等離子體(等離子弧區的溫度高達10000一2OOOOK)，從而熔化粉末，并使其跟隨高速焰流噴射到底板的表面。這種熔化的顆粒高速撞擊底板表面并粘于其上，在此表面形成牢固粘結的噴涂層，連續地進行下去，一層一層地相互疊加堆積，形成高密度、高結合強度的堆焊組織結構。
2等離子堆焊的特點及應用狀況
粉末等離子堆焊有如下特點[l,4]:
(1)等離子弧區的溫度高達((1.0一5. 0 ) x 104 K，因此可以堆焊各種金屬，使用材料范圍廣，制備簡單，可配置不同性能的粉末;
(2)工藝穩定性好，熔化材料的噴射速度可高達600m/s,因此，堆焊層的材料密度高、機械性能好;
(3)沉積效率比較高(可高達98kg/h);
(4)調節性好，易于自動化操作;
(5)稀釋率低，小于5%，能充分保證合金材料性能，并且采用氫氣、氮氣等作為工作氣體，被堆焊材料不易氧化;
(6)堆焊層平整光滑，尺寸范圍寬，且可精確控制，一次可以堆焊寬1一150mm，厚0. 25一8mm;
(7)被堆焊的上件溫度較低，一般不易變形，為了進一步降低堆焊時工件的溫度，還可以用氣體對工件進行冷卻。
因此，等離子堆焊與其它堆焊技術相比具有明顯的優勢:堆焊層與母材具有典型的冶金結合，堆焊層在服役過程中的剝落傾向小，而且可以根據服役性能選擇或設計堆焊合金，使材料或零件表面具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、耐輻射等性能，并且在工藝上有很大的靈活性。
在實際的工業生產中，等離子堆焊主要用于表面技術團以提高諸如閥門密封面、氣閥密封面、模具刃口、輸煤機中部槽板、槽幫、無縫鋼管頂頭、運動部件摩擦副等的耐磨性能，以及石化工業設備的耐腐蝕性能，延長使用壽命。另外，等離子堆焊技術也廣泛應用于模具制造行業困。
采用各種堆焊材料提高零部件的性能，也是生產和研究的重點。近幾年，隨著材料技術的發展，研究人員把堆焊材料研究的視野逐步擴展到利用金屬、陶瓷、復合材料f}一‘，]等作為堆焊層，以提高零部件的性能。但是，這些研究工作僅限于材料的表面改性。
等離子堆焊技術在高溫合金的成型和加工方面也有廣泛的應用。高溫合金已應用于航空航天、工業燃汽輪機及高速機車等方面，但不同的用途對高溫合金的成分、組織、性能的要求有所不同。比如GH163，主要用于航空發動機燃燒室和加力燃燒室板材焊接結構件和承力件，如火焰筒、加力筒體等。在長期使用中就要求具有高的強度、較佳的抗氧化性能、耐蝕性能和良好的低周疲勞抗力。通常合金的成分對其性能有重大的影響，但是，獲得均勻細小的組織結構〔’‘〕也成為改進合金綜合性能的重要手段。 |
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