等離子堆焊技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

等離子堆焊技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)一、本文概述等離子堆焊技術(shù)作為一種重要的綠色制造及再制造技術(shù)，具有節(jié)能、高效和質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。該技術(shù)于上世紀(jì)50年代開始投入工業(yè)應(yīng)用，利用焊炬的鎢極作為電流的負(fù)極，通過將熱量轉(zhuǎn)移至被焊接的工件表面，并向該區(qū)域送入焊接粉末，實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化。等離子堆焊技術(shù)具有生產(chǎn)率高、成型美觀以及易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。本文將概述等離子堆焊技術(shù)與鎢極氬弧焊、手工電弧焊及埋弧焊的區(qū)別與聯(lián)系，并綜合論述等離子堆焊設(shè)備的應(yīng)用情況及其發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，還將分析等離子堆焊作為表面強(qiáng)化方法的研究進(jìn)展，并歸納該技術(shù)存在的主要問題及未來發(fā)展趨勢(shì)。通過本文的論述，旨在為讀者提供對(duì)等離子堆焊技術(shù)的全面認(rèn)識(shí)，以及對(duì)行業(yè)發(fā)展的深入了解。二、等離子堆焊技術(shù)的基本原理與特點(diǎn)等離子堆焊技術(shù)是一種利用等離子弧作為熱源的堆焊工藝。其基本原理是通過等離子弧產(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，熔池會(huì)自激冷卻，從而形成一層高性能的合金層，實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化。高溫和高能量密度：等離子弧的溫度可高達(dá)數(shù)萬攝氏度，能量密度大，能夠快速熔化金屬材料，提高堆焊效率。穩(wěn)定性好：等離子弧具有較好的穩(wěn)定性，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的熱源，有利于獲得質(zhì)量穩(wěn)定的堆焊層。熔深可控性強(qiáng)：通過調(diào)節(jié)相關(guān)的堆焊參數(shù)，如電流、電壓、氣體流量等，可以對(duì)堆焊層的厚度、寬度、硬度等進(jìn)行精確控制。稀釋率低：相比其他堆焊方法，等離子堆焊的稀釋率較低，能夠更好地保持堆焊材料的成分和性能。材料適應(yīng)性廣：等離子堆焊可以使用各種合金粉末作為填充材料，包括難熔材料，擴(kuò)大了堆焊材料的選擇范圍。結(jié)合強(qiáng)度高：堆焊層與基體材料之間形成融合界面，結(jié)合強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生剝離或脫落現(xiàn)象。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化：等離子堆焊過程可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。等離子堆焊技術(shù)通過其獨(dú)特的原理和特點(diǎn)，在材料表面強(qiáng)化、修復(fù)和制造等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。三、等離子堆焊技術(shù)的現(xiàn)狀等離子堆焊技術(shù)自上世紀(jì)50年代開始投入工業(yè)應(yīng)用，并隨著國內(nèi)制造業(yè)的迅速發(fā)展得到了較快的提升。這項(xiàng)技術(shù)利用焊炬的鎢極作為電流的負(fù)極，與基體之間產(chǎn)生的等離子體作為熱量源，并將熱量轉(zhuǎn)移至被焊接的工件表面。同時(shí)，向該熱能區(qū)域送入焊接粉末，使其熔化后沉積在被焊接工件表面，從而實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化。等離子堆焊技術(shù)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它的生產(chǎn)率高，能夠快速完成堆焊過程。堆焊后的成型美觀，符合現(xiàn)代制造業(yè)的審美要求。該技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動(dòng)化，符合綠色制造的發(fā)展方向。在堆焊過程中，基體材料與堆焊材料之間的界面呈冶金結(jié)合狀態(tài)，結(jié)合強(qiáng)度高。同時(shí)，由于熱輸入量低，稀釋率小，能夠較好地保持工件的原始性能。與傳統(tǒng)的鎢極氬弧焊相比，等離子堆焊具有熔深可控的優(yōu)勢(shì)，能夠更好地控制焊接的深度和質(zhì)量。而且，由于等離子弧本身具有弧心熱量集中、電弧穩(wěn)定的特點(diǎn)，能夠減少焊接過程中的污染和變形。等離子堆焊技術(shù)還可以通過調(diào)節(jié)堆焊參數(shù)，如電流、送粉量、擺動(dòng)幅度和頻率等，實(shí)現(xiàn)對(duì)堆焊過程的精確控制。隨著自控技術(shù)的發(fā)展，越來越多的堆焊設(shè)備中引入了數(shù)控系統(tǒng)，可以更好地控制焊槍行走速度和工件運(yùn)動(dòng)。這不僅提高了堆焊的效率和質(zhì)量，也為等離子堆焊技術(shù)的應(yīng)用開辟了更廣闊的領(lǐng)域。目前，等離子堆焊技術(shù)已經(jīng)在航空航天、汽車制造、能源等多個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并且有望在醫(yī)療、食品和飲料等新行業(yè)中得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。四、等離子堆焊技術(shù)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇材料成本：等離子堆焊通常使用自熔性合金粉末，如鎳基、鈷基等，這些材料成本較高，限制了其在某些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。技術(shù)要求：等離子堆焊需要熟練的操作人員和精確的設(shè)備控制，以確保堆焊質(zhì)量和效果，這對(duì)企業(yè)來說是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。冷卻系統(tǒng)：等離子堆焊過程中產(chǎn)生的高溫需要有效的冷卻系統(tǒng)來保護(hù)設(shè)備和操作人員，設(shè)計(jì)和維護(hù)高效的冷卻系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)難題。堆焊質(zhì)量控制：堆焊過程中的參數(shù)控制、材料選擇和工藝優(yōu)化等都會(huì)影響堆焊質(zhì)量，如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的堆焊質(zhì)量是一大挑戰(zhàn)。市場(chǎng)需求：隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)耐磨、耐腐蝕和耐高溫等性能的需求日益增加，等離子堆焊技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。技術(shù)進(jìn)步：等離子堆焊技術(shù)不斷進(jìn)步，新型和改進(jìn)的等離子堆焊設(shè)備的開發(fā)提高了效率和經(jīng)濟(jì)性，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。新行業(yè)應(yīng)用：除了傳統(tǒng)的航空航天、汽車和能源行業(yè)，醫(yī)療、食品和飲料等新行業(yè)也開始采用等離子堆焊技術(shù)，拓展了市場(chǎng)空間。綠色制造：等離子堆焊技術(shù)具有節(jié)能、高效和質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，符合綠色制造的發(fā)展趨勢(shì)，具有可持續(xù)的發(fā)展?jié)摿Α５入x子堆焊技術(shù)在面臨挑戰(zhàn)的同時(shí)，也擁有巨大的發(fā)展機(jī)遇。通過不斷的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，有望克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)，進(jìn)一步推動(dòng)等離子堆焊技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。五、等離子堆焊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著科技的進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展，等離子堆焊技術(shù)作為一種先進(jìn)的表面工程技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)日益顯著。未來，等離子堆焊技術(shù)有望在多個(gè)方面取得顯著的進(jìn)展。技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)備升級(jí)：等離子堆焊技術(shù)將持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備升級(jí)。通過優(yōu)化等離子體發(fā)生器、改進(jìn)電源控制系統(tǒng)、提升焊接速度和精度等手段，進(jìn)一步提高等離子堆焊的效率和質(zhì)量。材料應(yīng)用的拓展：隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，等離子堆焊技術(shù)的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步拓展。未來，該技術(shù)有望應(yīng)用于更多高性能材料，如高強(qiáng)度鋼、難熔金屬、復(fù)合材料等，以滿足不同領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿男枨?。智能化與自動(dòng)化：隨著人工智能和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，等離子堆焊技術(shù)的智能化和自動(dòng)化水平將得到提升。通過引入智能控制系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)焊接過程的精確控制，提高焊接的穩(wěn)定性和可靠性。環(huán)保與節(jié)能：在環(huán)保和節(jié)能日益成為全球關(guān)注焦點(diǎn)的背景下，等離子堆焊技術(shù)將更加注重環(huán)保和節(jié)能。通過優(yōu)化焊接工藝、降低能耗和減少廢棄物排放等手段，推動(dòng)等離子堆焊技術(shù)的綠色化發(fā)展。跨學(xué)科融合：等離子堆焊技術(shù)的發(fā)展將越來越注重與其他學(xué)科的融合。通過與材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子信息技術(shù)等學(xué)科的交叉融合，推動(dòng)等離子堆焊技術(shù)在基礎(chǔ)理論、工藝技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域等方面取得新的突破。等離子堆焊技術(shù)作為一種重要的表面工程技術(shù)，在未來將持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。通過技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備升級(jí)、材料應(yīng)用拓展、智能化與自動(dòng)化、環(huán)保與節(jié)能以及跨學(xué)科融合等手段，推動(dòng)等離子堆焊技術(shù)在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，為制造業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。六、結(jié)論隨著制造業(yè)的不斷進(jìn)步，等離子堆焊技術(shù)作為一種先進(jìn)的表面工程技術(shù)，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。從當(dāng)前的研究和應(yīng)用情況來看，等離子堆焊技術(shù)在材料加工、航空航天、能源電力、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域均取得了顯著的成果。在技術(shù)現(xiàn)狀方面，等離子堆焊技術(shù)以其高能密度、高速度、低稀釋率等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高效率的焊接。通過優(yōu)化工藝參數(shù)和引入先進(jìn)的控制系統(tǒng)，等離子堆焊技術(shù)在提高焊接質(zhì)量、減少焊接變形、提高生產(chǎn)效率等方面取得了重要進(jìn)展。在發(fā)展趨勢(shì)方面，等離子堆焊技術(shù)將繼續(xù)向智能化、高效化、環(huán)?；较虬l(fā)展。隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的引入，等離子堆焊過程將實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制和監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和效率。同時(shí)，隨著對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，等離子堆焊技術(shù)將更加注重綠色、環(huán)保的生產(chǎn)方式，推動(dòng)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。等離子堆焊技術(shù)作為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，等離子堆焊技術(shù)將在制造業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步和發(fā)展。參考資料：隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，材料表面改性的技術(shù)越來越受到重視。等離子堆焊作為一種表面強(qiáng)化技術(shù)，能夠顯著提高材料的耐磨性、耐腐蝕性和高溫性能。鎳基合金因其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能，如高韌性、良好的耐腐蝕性和高溫強(qiáng)度，而被廣泛用于等離子堆焊。本文旨在探討等離子堆焊鎳基合金的組織及其磨損性能。在等離子堆焊過程中，鎳基合金的熔融狀態(tài)下的組織形成受到多種因素的影響，包括焊接速度、電流強(qiáng)度、合金成分等。焊接速度和電流強(qiáng)度直接影響熔池的溫度和深度，進(jìn)而影響熔融金屬的凝固方式和組織結(jié)構(gòu)。而合金成分則直接影響材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。在焊接速度和電流強(qiáng)度適中的條件下，鎳基合金的熔融狀態(tài)下的組織形成將獲得較好的均勻性和致密性。通過調(diào)整合金成分，可以進(jìn)一步優(yōu)化組織的顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。例如，通過添加鉻元素可以提高材料的耐腐蝕性，而添加鎢元素則可以提高材料的高溫強(qiáng)度。等離子堆焊鎳基合金的磨損性能受到其組織和物理化學(xué)性質(zhì)的影響。在磨損試驗(yàn)中，鎳基合金的磨損率通常較低，表現(xiàn)出良好的耐磨性。這主要得益于其高硬度、高韌性和良好的耐腐蝕性。通過優(yōu)化焊接工藝和合金成分，可以進(jìn)一步提高鎳基合金的耐磨性能。等離子堆焊作為一種先進(jìn)的表面強(qiáng)化技術(shù)，能夠顯著提高鎳基合金的耐磨性和耐腐蝕性。通過優(yōu)化焊接工藝和合金成分，可以進(jìn)一步優(yōu)化鎳基合金的組織和性能，為工業(yè)應(yīng)用提供更好的材料選擇。未來的研究方向可以集中在進(jìn)一步探索等離子堆焊鎳基合金的組織形成機(jī)制和磨損機(jī)理，以期在更多的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。對(duì)于等離子堆焊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，也需要更多的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐來推動(dòng)。等離子堆焊技術(shù)是一種高效、高質(zhì)量的表面工程技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和維修領(lǐng)域。等離子堆焊技術(shù)利用等離子弧的高溫和高效能量傳輸特性，可以實(shí)現(xiàn)高熔深、高速熔覆，提高工件的耐磨、耐腐蝕和耐高溫等性能。本文將對(duì)等離子堆焊技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討。等離子堆焊技術(shù)作為一種高效、高質(zhì)量的表面工程技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。目前，等離子堆焊技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天、石油化工、能源電力、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，等離子堆焊技術(shù)可以用于修復(fù)磨損或損壞的零件，提高其耐磨、耐腐蝕和耐高溫等性能，延長使用壽命。隨著科技的不斷發(fā)展，等離子堆焊技術(shù)的水平也在不斷提高。目前，等離子堆焊技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，等離子堆焊技術(shù)的工藝參數(shù)和材料選擇也得到了不斷優(yōu)化，提高了堆焊質(zhì)量和穩(wěn)定性。等離子堆焊技術(shù)的材料選擇范圍廣泛，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的堆焊材料。目前，常見的堆焊材料包括鎳基合金、鈷基合金、鐵基合金等。隨著技術(shù)的發(fā)展，新型的堆焊材料也不斷涌現(xiàn)，如增材制造金屬粉末、納米復(fù)合材料等，為等離子堆焊技術(shù)的發(fā)展提供了更多可能性。隨著工業(yè)0和智能制造的不斷發(fā)展，等離子堆焊技術(shù)的智能化和自動(dòng)化將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。通過引入人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)等離子堆焊過程的智能控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，自動(dòng)化生產(chǎn)也將減少人工干預(yù)，降低生產(chǎn)成本。隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高，高效化和節(jié)能化將成為等離子堆焊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。通過優(yōu)化電源和控制系統(tǒng)，提高等離子弧的穩(wěn)定性和可控性，可以實(shí)現(xiàn)高效、快速的堆焊生產(chǎn)。同時(shí)，采用新型的節(jié)能材料和工藝，可以降低能耗和減少環(huán)境污染。隨著制造業(yè)對(duì)零件性能要求的不斷提高，等離子堆焊技術(shù)的功能化和復(fù)合化將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。通過在堆焊材料中添加特殊元素或采用復(fù)合堆焊技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)零件的多功能化和高性能化。例如，添加硬質(zhì)合金元素可以提高堆焊層的耐磨性能，采用多層堆焊技術(shù)可以進(jìn)一步提高零件的耐腐蝕性能。隨著制造業(yè)的不斷細(xì)分和個(gè)性化需求的不斷增加，等離子堆焊技術(shù)的定制化和專業(yè)化將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。通過提供定制化的服務(wù)和專業(yè)化的發(fā)展方向，可以更好地滿足不同客戶的需求和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。例如，針對(duì)不同行業(yè)和不同零件的特點(diǎn)，開發(fā)專業(yè)的等離子堆焊設(shè)備和工藝，提供個(gè)性化的解決方案和服務(wù)。等離子堆焊技術(shù)作為一種高效、高質(zhì)量的表面工程技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿ΑＮ磥?，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高，等離子堆焊技術(shù)將不斷發(fā)展和創(chuàng)新，為制造業(yè)的發(fā)展提供更多可能性。等離子噴涂技術(shù)是一種常見的材料表面處理技術(shù)，它通過將材料加熱至高溫熔融狀態(tài)，然后以高速噴射到基材表面，形成一層致密的涂層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面的強(qiáng)化、修復(fù)、耐腐蝕等目的。本文將從等離子噴涂技術(shù)的現(xiàn)狀、技術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用前景和結(jié)論等方面進(jìn)行探討。等離子噴涂技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、石油、電子等領(lǐng)域。等離子噴涂的主要工藝流程包括：材料準(zhǔn)備、加熱熔化、加速噴射、涂層冷卻等環(huán)節(jié)。等離子噴涂的材料選擇范圍廣泛，可以包括金屬、陶瓷、合金等各類粉末材料。目前等離子噴涂技術(shù)還存在一些問題，如涂層質(zhì)量不穩(wěn)定、設(shè)備損耗嚴(yán)重等。對(duì)于一些特殊材料和復(fù)雜工件，等離子噴涂技術(shù)的難度較大，需要進(jìn)行更為精細(xì)的控制和調(diào)整。隨著科技的不斷進(jìn)步，等離子噴涂技術(shù)也在不斷發(fā)展。近年來，等離子噴涂技術(shù)的相關(guān)學(xué)術(shù)論文和專利申請(qǐng)數(shù)量逐漸增多，不斷有新的研究成果出現(xiàn)。例如，一些新的等離子噴涂設(shè)備采用了更為先進(jìn)的電源技術(shù)和噴槍設(shè)計(jì)，提高了涂層的質(zhì)量和穩(wěn)定性；還有一些新的等離子噴涂工藝，如超音速等離子噴涂、微等離子噴涂等，大大提高了涂層的致密度和結(jié)合力。等離子噴涂技術(shù)的材料選擇范圍也在不斷擴(kuò)大，從傳統(tǒng)的金屬和陶瓷材料，到一些高分子材料和生物相容性材料，使得等離子噴涂技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。隨著新材料和新工藝的不斷涌現(xiàn)，等離子噴涂技術(shù)的應(yīng)用前景也越來越廣闊。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，等離子噴涂技術(shù)可以用于制造高耐腐蝕、高耐磨、高結(jié)合力的零部件和工具，提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在航空和汽車領(lǐng)域，等離子噴涂技術(shù)可以用于增強(qiáng)零部件的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能，提高其可靠性和使用壽命。等離子噴涂技術(shù)還可以用于制造生物醫(yī)學(xué)材料，如人工關(guān)節(jié)、牙種植體等，以滿足嚴(yán)格的生物相容性和耐久性要求。等離子噴涂技術(shù)作為一種重要的材料表面處理技術(shù)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)還存在一些問題和挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，等離子噴涂技術(shù)的未來發(fā)展將更加多元化和精細(xì)化，其應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣泛。我們需要加強(qiáng)科研力度，推動(dòng)等離子噴涂技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，以滿足不同領(lǐng)域的需求。等離子弧堆焊工藝是表面涂覆技術(shù)的一個(gè)分支，是焊接工藝方法在表面工程領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。與其它類型的表面工程技術(shù)如化學(xué)領(lǐng)域中的電鍍、熱處理領(lǐng)域中的表面熱處理和化學(xué)熱處理等相比，等離子弧堆焊是一種表面處理新技術(shù)在國內(nèi)外獲得了很快的發(fā)展。等離子弧堆焊工藝是表面強(qiáng)化技術(shù)的一個(gè)分支。它以聯(lián)合型或轉(zhuǎn)移型等離子弧作為熱源，采用合金粉末或焊絲作為填充金屬，堆焊時(shí)將工件表面及堆焊材料同時(shí)熔化，并使兩種材料相互混合構(gòu)成熔池，熔池經(jīng)冷凝結(jié)晶形成堆焊層。等離子堆焊技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。發(fā)展初期，主要用于修復(fù)損壞的零件，如恢復(fù)零件的形狀尺寸等。后逐漸將恢復(fù)形狀尺寸與強(qiáng)化表面及表面改性相結(jié)合。80年代以后，等離子堆焊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，從表面修復(fù)擴(kuò)展到制造業(yè)。進(jìn)入90年代以來，受先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的影響，對(duì)等離子堆焊設(shè)備的研究越來越深入。國外設(shè)備對(duì)堆焊過程的主要工藝參數(shù)可進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)模擬控制，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫進(jìn)行微機(jī)處理，從而大大提高了堆焊自動(dòng)化程度。近年來，等離子堆焊技術(shù)與智能控制技術(shù)(CAD/CAM)和精密磨削技術(shù)相結(jié)合的近凈型技術(shù)(NearNetShape)引起制造業(yè)的廣泛關(guān)注，同時(shí)其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。等離子弧是利用特制的焊槍，在陰極和冷噴嘴之間或者陰極和工件之間，使氣體電離形成的電弧（又稱壓縮電?。．?dāng)電弧穿過水冷噴嘴小孔時(shí)，受到冷氣流和水冷噴嘴孔壁的冷卻作用，電弧將產(chǎn)生以下三種壓縮效應(yīng)：紫銅噴嘴具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，由于受到水冷，噴嘴孔壁的溫度很低。進(jìn)入噴槍氣室內(nèi)具有一定壓力的氣體離孔壁越近，其電離度越低，與孔壁貼近的冷氣層基本上未電離，而是中性氣體，這樣使電弧和孔壁之間形成一圈既絕緣又隔熱的中性氣流層，電弧電流被迫集中到氣體電離程度高的中心部位，電弧電流截面的收縮使電流密度增加，全部過程即為熱壓縮的有效反應(yīng)。等離子弧柱周圍的冷氣層依附在噴嘴孔道的壁面。因此噴嘴孔徑基本上確定了環(huán)形冷氣流層的直徑，也確定了等離子弧的粗細(xì)。顯然噴嘴孔徑及其幾何尺寸除通過熱壓縮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧不同程度的壓縮外，還起到對(duì)電弧的機(jī)械壓縮作用。電弧電流有一定的流向，弧柱相當(dāng)于一束電流方向相同的平行導(dǎo)體。每根通電導(dǎo)體都在它周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，在電磁力的作用下，使弧柱受到指向弧柱中心的壓縮力，從而弧柱受到壓縮。這三種壓縮效應(yīng)使電弧弧柱的截面積縮小，帶電粒子密度增大，電場(chǎng)強(qiáng)度提高，這種壓縮了的電弧稱為等離子弧。由于等離子弧具有壓縮作用，故其中心溫度可達(dá)10000～50000K，能量密度可高達(dá)10～10W/cm。由于等離子弧溫度高，因此被加工材料一般不受熔點(diǎn)的限制。由于等離子弧中的氣體是充分電離的，所以其電弧更穩(wěn)定。等離子弧電流和電弧電壓相對(duì)于弧長在一定范圍內(nèi)的變化不敏感，即在弧柱較長時(shí)仍能保持穩(wěn)定燃燒，沒有自由電弧易飄動(dòng)的缺點(diǎn)。等離子弧可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)熱效應(yīng)，除了改變輸入功率外，還可以通過改變氣體的種類、流量及改變噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸來調(diào)節(jié)等離子弧的熱能和溫度；可以通過選擇不同的工作氣體來調(diào)整等離子弧工作氣氛；可以通過改變電弧電流、氣體流量和噴嘴壓縮比來調(diào)節(jié)電弧的剛度。等離子弧按電源的連接方式分為轉(zhuǎn)移型和非轉(zhuǎn)移型兩種基本形式。轉(zhuǎn)移型的電源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。非轉(zhuǎn)移型的電源兩極分別接于電極和水冷噴嘴上，工件不接電源，噴嘴既是電極，又起收縮作用。轉(zhuǎn)移型與非轉(zhuǎn)移型同時(shí)存在的稱為混合型等離子弧，堆焊是以混合型和轉(zhuǎn)移型等離子弧為熱源。圖2為等離子弧堆焊原理示意圖。在采用聯(lián)合型等離子弧堆焊時(shí)，一般采用兩臺(tái)獨(dú)立的直流弧焊機(jī)作電源，分別供給非轉(zhuǎn)移弧和轉(zhuǎn)移弧。合金粉末在弧柱中被預(yù)先加熱，呈熔化或半熔化狀態(tài)，噴射到工件熔池里，在熔池里充分熔化，并排出氣體和浮出熔渣。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧電流、送粉量和其他工藝規(guī)范參數(shù)，來控制合金粉末的熔化及傳遞給工件的熱量。隨著焊槍和工件的相對(duì)移動(dòng)合金熔池逐漸凝固，在工件上獲得高密度、高結(jié)合強(qiáng)度的堆焊組織結(jié)構(gòu)。與其他表面堆焊方法如氧乙炔火焰堆焊、焊條電弧堆焊等相比較，等離子堆焊具有許多優(yōu)點(diǎn)。（1）生產(chǎn)率較高。等離子弧堆焊過程是在自動(dòng)化控制下進(jìn)行的，其生產(chǎn)率高，熔敷率高?，F(xiàn)在國外的大功率等離子弧堆焊電流高達(dá)500A，熔敷率可達(dá)12kg/h。（2）母材對(duì)合金稀釋率低。由于工藝上可調(diào)規(guī)范參數(shù)多，因此能主動(dòng)控制熱量輸入。合金粉末在弧柱中被預(yù)先加熱，呈噴射狀過渡到熔池，對(duì)電弧吹力有緩沖作用，熔池受熱均勻，因而可控制母材熔深，降低母材對(duì)合金的稀釋率。（3）堆焊層成形較好。等離子弧堆焊一般采用氬氣保護(hù)，堆焊層成形平整、光滑。通過改變工藝規(guī)范參數(shù)，可精確控制成形尺寸且尺寸范圍寬。（4）噴焊層質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性好。由于等離子弧穩(wěn)定性好，外界因素的干擾對(duì)電參數(shù)和電弧穩(wěn)定性影響較小，從而使工藝易于穩(wěn)定。由于等離子弧溫度高，熱量集中，噴焊速度快，一次熔成，使工件熱影響區(qū)小，噴焊層合金組織晶粒細(xì)，硬度和化學(xué)成分均勻，噴焊層質(zhì)量好。（5）合金粉末制備簡便，使用材料范圍廣。等離子弧區(qū)的溫度高達(dá)(0-0)×l0K，因此可以堆焊各種金屬。堆焊用合金粉末系熔煉后直接霧化成球狀的粉末，制備簡便，可按需要的配方熔煉成成分不同的合金粉末，獲得不同性能的合金熔焊層，以適應(yīng)不同條件下對(duì)零部件表面性能的要求。噴焊合金材料的種類多，有鈷基、鎳基、鐵基、銅基等。一般具有高硬度、耐磨損、耐高溫和耐腐蝕的合金難以制成線材并用其他工藝方法堆焊，而將這些合金制成粉末，采用等離子噴焊卻是簡便易行的。（6）可控性好?？梢酝ㄟ^改變功率、改變氣體的種類、流量及噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸來調(diào)節(jié)等離子弧的氣氛、溫度等電弧參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化生產(chǎn)。（7）被堆焊的工件溫度較低，一般不易變形，為了進(jìn)一步降低堆焊時(shí)工件的溫度，還可以用氣體對(duì)工件進(jìn)行冷卻。冷絲等離子堆焊把焊絲作為填充材料，不經(jīng)預(yù)熱直接送入焊接區(qū)進(jìn)行堆焊。熱絲等離子堆焊是利用焊絲自身的電阻進(jìn)行預(yù)熱后，再送入等離子區(qū)進(jìn)行堆焊，可采用單絲或雙絲送絲。預(yù)制型的等離子堆焊是將堆焊合金預(yù)制成一定的形狀并放置在待堆焊表面，然后將其用等離子熔化而形成堆焊層。粉末等離子堆焊是將合金粉末送入等離子弧區(qū)并將其熔化而獲得堆焊層的一種堆焊方法。絕大多數(shù)合金都可以制成粉末，故粉末等離子堆焊的材料來源十分廣泛，而不像絲材那樣受到材料延展性的限制。自熔性合金粉末包括鎳基、鈷基、鐵基、銅基等。其中鐵基合金粉末因原材料來源廣，價(jià)格低，性能好，得到了廣泛應(yīng)用。鎳基和鈷基合金粉末具有良好的綜合性能，但鎳和鈷屬于稀缺金屬，成本高，一般只用于有特殊表面性能要求的堆焊。（1）鎳基自熔性合金粉末：以鎳為基的自熔合金統(tǒng)稱為鎳基合金。它可分為兩類：鎳硼硅系列和鎳鉻硼硅系列。鎳硼硅系列在鎳中加入適量的硼、硅元素所形成的自熔合金；鎳鉻硼硅系列是在鎳硼硅系合金中加入鉻和碳，就能形成用途廣泛、品種較多的鎳鉻硼硅系自熔合金。（2）鈷基自熔合金粉末：該系列自熔合金以金屬鈷為基，是在司太立合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它在鈷鉻鎢合金中加入B、Si元素形成。鈷基自熔性合金具有優(yōu)良的高溫性能、較好的熱強(qiáng)性、抗腐蝕性及抗熱疲勞性能，比較適合在600℃~700℃高溫工作的抗氧化、耐腐蝕、耐磨損的表面涂層。如高壓閥門密封面的堆焊。（3）鐵基自熔性合金粉末：鐵基自熔性合金粉末是以鐵為主，由鐵、鉻、硼、硅等幾種主要元素組成。這類合金是在鉻不銹鋼和鎳鉻不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?？煞譃閮煞N類型：奧氏體不銹鋼型自熔合金（在奧氏體不銹鋼中加入硼、硅元素，并調(diào)整碳和合金元素的含量）和高鉻鑄鐵型自熔合金。（4）銅基自熔性合金粉末：銅基合金具有較低的摩擦系數(shù)，良好的抗海水、大氣腐蝕性能。銅基合金抗擦傷性好，塑性好，易于加工。目前我國研制并生產(chǎn)的銅基自熔合金粉末主要有兩類，一種是錫磷青銅粉末，一種是加入鎳的白銅粉末。復(fù)合粉末是由兩種或兩種以上具有不同性能的固相所組成，不同的相之間有明顯的相界面，是一種新型工程材料。組成復(fù)合粉末的成分，可以是金屬與金屬、金屬（合金）與陶瓷、陶瓷與陶瓷、金屬（合金）與塑料、金屬（合金）與石墨等，范圍十分廣泛，幾乎包括所有固態(tài)工程材料。按照復(fù)合粉末的結(jié)構(gòu)，一般可分為包覆型、非包覆型和燒結(jié)型等不同類別粉末。包覆型復(fù)合粉末其芯核顆粒被包覆材料完整的包覆著；非包覆型粉末的芯核材料，被包覆材料包覆的程度是不完整的，它取決于組分的配比，無論包覆型復(fù)合粉末或是非包覆型復(fù)合粉末，各組分之間的結(jié)合一般為機(jī)械結(jié)合。等離子堆焊主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：修復(fù)各種由于磨損、腐蝕等造成損壞的機(jī)械零件；制造雙金屬零件。修復(fù)各種由于磨損、腐蝕等造成損壞的機(jī)械零件，如：扎絲輥、軸類、各種模具等等。它們往往因?yàn)榫植磕p，形狀和尺寸不符和要求，以至于不能使用而報(bào)廢，采用堆焊工藝修復(fù)舊件，不僅能夠節(jié)約費(fèi)用還能夠大幅度提高