等離子弧堆焊是以等離子弧為熱源,以合金粉末或焊絲為填充金屬熔敷在基材表面的堆焊方法。等離子弧能量集中溫度高,弧注穩定,傳熱率和熱利用率高,所以熔敷速度較快,熔深淺,稀釋率較低可控制在5%以內,工件變形也小,可控制熔深和熔合比,熔敷率高,焊道寬(焊槍擺動克控制在3~40mm,厚度0.5~8mm),易于實現自動化。但由于熱梯度較大,必須采取措施防止工件開裂,大工件堆焊時需預熱,設備成本較高,噪聲大,產生臭氧污染等。
電弧是一種穩定的放電形式,其特點是維持電弧放電需要的電壓不大,但電流大,溫度很高。電弧放電是兩個電極間燃燒著電弧,電子從陰極放出,穿過電極空間,流入陽極。電弧中除去陰極區和陽極區,剩下的導電空間是弧柱。由于陰極區和陽極區都很小,所以弧柱的長度幾乎等于電弧的總長度,弧柱是等離子體。
電弧穿過水冷噴嘴小孔時,受到冷氣流和水冷噴嘴孔壁的冷卻后,在氣體的機械收縮效應和噴嘴熱收縮效應作用下,使電弧弧柱的截面積縮小,帶電子粒子密度增大,電場強度提高,這種壓縮了的電弧稱為等離子弧。等離子弧的溫度高,可達24000~50000K,能量密度高可達105~106W/cm2。等離子焰流以極高的速度從等離子槍中噴出,在噴嘴附近,有時可接近音速。
等離子弧按電源泉的連接方式分為轉移型和非轉移型兩種基本形式。堆焊是以混合型和轉移型等離子弧為熱源。轉移型的電源泉兩極分別接于電極與工件,電弧在它們之間燃燒,水冷噴嘴起收縮作用。轉移型與非轉移型同時存在的稱為混合型等離子弧。
等離子弧堆焊分為粉末等離子弧堆焊和填絲等離子弧堆焊兩大類。粉末等離子弧堆焊主要用于耐磨層堆焊,而填絲等離子弧堆焊主要用于包覆層堆焊。等離子弧堆焊設備比較復雜,其價格比氣體保護堆焊貴得多,工藝參數的調近代也較復雜,噴槍壽命較短,消耗的氬氣量比鎢極氬弧堆焊多,綜合成本較高。這種堆焊方法主要用于質量要求高、批量大的零件表面堆焊,如工程機械刃具、磨具、鉆具接頭、發動機氣閥閥面及高壓閥門密封面等零件的應用.
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