[科普中国]-热丝等离子弧堆焊

热丝等离子弧堆焊是一种以等离子弧为热源,以一定成分的合金粉末作为填充金属的表面强化技术。等离子弧热喷焊技术研究在设备、控制和应用材料几方面都取得了长足的进展。

简介热丝等离子弧堆焊技术是一种以等离子弧为热源,以一定成分的合金粉末作为填充金属的表面强化技术。等离子弧热喷焊技术研究在设备、控制和应用材料几方面都取得了长足的进展1。

方法特点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。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1。

堆焊技术1）焊接电源。在电渣堆焊过程中，渣池的稳定性对堆焊质量影响极大，而电压的波动又是影响渣池稳定性的最关键因素，故希望堆焊过程电压波动最小，因此要求选用恒压特性的直流电源。此外，电源应具有低电压，大电流输出、控制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。电源的额定电流视所用带宽而异，一般对60mm×0.5mm带极，额定电流为1500A，90mm×0.5mm为2000A，120mm×0.5mm为2500A。

2）焊剂。获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊焊剂的电导率需达2～3Ω-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40%，堆焊过程为电弧过程，在40%～50%范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50%后，可形成全电渣过程。CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。 除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（日本）、EST122（德国）、Sandvik37S（美国）；国产的SJ15、SHD202等等。

3）磁控装置。对于宽带极（带极宽度大于60mm）电渣堆焊，由于磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，随着带极宽度增加，堆焊电流增大，咬边现象越重，因此必须采用外加磁场的方法来防止咬边的产生（磁控法）。同时必须合理布置磁极位置，选择合理的激磁电流大小，外加磁场太强或太弱均会影响堆焊焊道的成形。二个磁极的磁控电流应可分别调整。比如对于非预热的平焊位置的工件，当带极为60mm×0.5mm时，磁控装置的南、北极控制电流分别为1.5A和3.5A；对于90mm×0.5mm的带极则分别为3A和3.5A1。

优点1.加工精度高；

2. 费用低；

3. 保证原设计尺寸；

4. 结合强度高；

5. 残余应力极小1。

缺点1.轴径尺寸减小；

2. 需要重新配瓦、零件互换性差；

3. 周期长、费用高、现场处理难度大；

4. 结合强度低1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学