等離子堆焊技術(shù)的原理  

      等離子粉末堆焊是以等離子弧作為熱源，應(yīng)用等離子弧產(chǎn)生的高溫將合金粉末與基體表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴(kuò)散、凝固，等離子束離開后自激冷卻，形成一層高性能的合金層，從而實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化的堆焊工藝，由于等離子弧具有電弧溫度高、傳熱率大、穩(wěn)定性好，熔深可控性強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)相關(guān)的堆焊參數(shù)，可對(duì)堆焊層的厚度、寬度、硬度在一定范圍內(nèi)自由調(diào)整。等離子粉末堆焊后基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強(qiáng)度高；堆焊層組織致密，耐蝕及耐磨性好；基體材料與堆焊材料的稀釋減少，材料特性變化??；利用粉末作為堆焊材料可提高合金設(shè)計(jì)的選擇性，特別是能夠順利堆焊難熔材料，提高工件的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性。等離子粉末堆焊具有較高的生產(chǎn)率，美觀的成型以及堆焊過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動(dòng)化。  

       離子弧是屬于高溫高能束流，電弧溫度可達(dá)30000℃，功率密度在1.5×102～1.6×104W/mm2。高壓縮程度的等離子弧用于焊接、切割和噴涂時(shí)，其效果可與激光、電子束方法相比；而較低壓縮程度的堆焊等離子弧，是一種壓縮性可調(diào)的柔性等離子弧，它既可以實(shí)現(xiàn)堆焊對(duì)高速熔敷的需求，又可以滿足低稀釋率的條件，同時(shí)還不易產(chǎn)生雙弧，成為理想的堆焊熱源。

等離子堆焊材料的主要形式是粉末。由于粉末的化學(xué)成分可靈活變化，因而與采用絲材的其它堆焊方法相比，等離子堆焊層的成分和性能更容易調(diào)整。等離子堆焊中常用的粉末材料是自熔劑合金粉末。這是一種自身具有熔劑作用的合金粉末，在熔敷堆焊時(shí)不需外加焊劑，合金本身就具有脫氧、造渣和改善潤濕性等作用。在使用過程中，亦可以將兩種或兩種以上不同類型的粉末（其中一種可以是硬質(zhì)相）按一定比例機(jī)械混合，以獲得具有另一種成分和性能的堆焊合金粉末，為了快速獲得某種性能的合金，這種方法也經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)中使用。堆焊層的稀釋率是反映一種堆焊方法特征的主要指標(biāo)之一。稀釋率的大小直接影響了堆焊層的成分和金相組織，并決定了表面堆焊層的性能。利用等離子堆焊熱源可控性好的特點(diǎn)，堆焊采用自熔劑合金粉末時(shí)，可以將基體金屬對(duì)堆焊層的稀釋率控制在很低的范圍內(nèi)，如3～7%。若使用反極性等離子堆焊方法可獲得更低的稀釋率。但是，過低的堆焊稀釋率，如3%以下，在常規(guī)部件的整個(gè)熔敷界面上難以保證，而且要承擔(dān)出現(xiàn)未熔合缺陷的危險(xiǎn)。

      等離子粉末堆焊的熔敷效率是指在堆焊過程中，熔敷金屬與使用的粉末材料的質(zhì)量百分比，它反映了堆焊材料的利用率。熔敷效率的大小直接關(guān)系到等離子堆焊的生產(chǎn)成本（特別是堆焊價(jià)格很高的粉末合金時(shí)）。等離子堆焊的熔敷效率一般在80～95%左右，某些條件下熔敷率可以達(dá)到95%以上。熔敷速度是指單位時(shí)間內(nèi)有效熔敷堆焊合金的質(zhì)量，新資料顯示，等離子粉末堆焊的熔敷速度可達(dá)到12.5 kg/h或更高。 

綜上所述，等離子堆焊具有能力密度可控、堆焊粉末材料廣泛以及堆焊層稀釋率低等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到重視，但與埋弧焊等相比還具有一些缺點(diǎn)。因此，如何發(fā)揮堆焊技術(shù)的優(yōu)越性以獲得**、低稀釋率的堆焊層，已經(jīng)成為國內(nèi)外堆焊技術(shù)研究的方向之一。