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等离子堆焊技术的现状及发展趋势
编辑:温岭市邦维机械有限公司   时间:2016-06-27

 等离子堆焊于20世纪60年代开始投入工业应用。它是利用焊炬的钨极作为电流的负极和基体作为电流的正极之间产生的等离子体作为热量,并将热量转移至被焊接的工件表面,并向该热能区域送入焊接粉末,使其熔化后沉积在被焊接工件表面,从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺。该堆焊技术具有生产率高,成型美观以及堆焊过程易于实现机械化及自动化等优点,符合绿色制造的发展趋势,在制造业中的应用日益广泛[1]。  与钨极氩弧焊相比,等离子堆焊具有熔深可控性强、熔敷速度大、生产率较高,堆焊后基体材料 与堆焊材料之间的界面呈冶金结合状态,其结合强度高,热输入量低,稀释率小。更为重要的是,由于钨极承载电流的能力较差,因此在氩弧焊中较大的电流会引起钨极熔化和蒸发,其微粒有可能进入熔池,造成污染,而等离子堆焊中钨极需要承受电流较小[2-3];与手工电弧焊相比,虽然在应用灵活性、方便性上稍逊一筹,但在生产效率上枪体现出明显的优势,且手工电弧焊劳动强度较大、影响焊工健康,产品质量受焊工水平和焊条质量影响较大;与埋弧焊相比,在焊接位置上的灵活性比较大。另外等离子弧本身具有弧心热量集中、电弧稳定、稀释率低等优点。随着自控技术的发展,越来越多的堆焊设备中引入了PLC控制,从而实现对弧压、电流、送粉量、摆动幅度他摆动频率等堆焊重要参数的精确控制,另外在堆焊系统中引入数控系统,可以控制焊枪行走速度和工件运动,通过调节相关的堆焊参数,可以对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整[4];与其他堆焊技术相比,等离子堆焊过程中基体材料与堆焊材料的互熔较少,堆焊材料特性变化小;另外采用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的自由度,使堆焊难熔材料成为可能,从而大幅度提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性[5]。因此等离子堆焊可广泛地用于石油、化工、工程机械、矿山机械等行业的新品制造与装备再制造中。  目前焊接技术的发展趋势是由原来的以手工电弧焊接技术为主逐渐开始向自动焊接技术转变,其中等离子堆焊技术是自动焊接技术的代表之一。随着中国制造业迅猛发展,加快等离子堆焊技术的研究与应用对于推动绿色制造具有重要的现实意义。

使焊枪的温升保持在安全的范围之内。虽然不同设备的冷却系统在细节上可能有所不同,但其原理都是一致的:通过水泵不断将冷却水送到枪体中,回流的温度较高的水则通过换热器降温。为保证冷却效果,循环水箱需要达到一定的体积,为防止滋生微生物及避免对流道中金属部件的腐蚀,其中最好盛装去离子水。由于焊枪中的水流通道比较狭小,为保证能够迅速将热量带走,需要冷却系统的水泵能够达到一定的压力,为了保护焊枪,目前越来越多的设备在冷却水管中装有水压和水温传感器,当冷却水的压力降低并且水温升高到一定程度时,系统将报警,以避免烧损焊枪。  水冷系统中水的流动方向大致分为两种:第一种是水从内部流动循环,即通过导电水管(电缆在水管内)从作为正极的下枪体水套流入喷嘴,从喷嘴经绝缘部分流入作为负极的上枪体水套,最后流回到循环水箱,此种循环系统外部走线较整齐,冷却效果也较好,但对绝缘部分的可靠性有着较高的要求,一旦漏水,枪体难以修理;第二种水循环方式是水从下枪体流入喷嘴,再从喷嘴流入外部水管,最后经上枪体水套流回到循环水箱。这种水管路较上面显得繁琐,但易于维修。


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