(粉末等离子弧堆焊),由于采用了热量集中,可控性好的等离子弧作热源,采用了易于熔化,特别是自熔性好的合金粉末作填充金属,从而与其它表面堆焊方法相比,具有以下特点:
(1)适于易于制成粉末而难于制成丝材的高合金或复合材料堆焊。
(2)合金粉末及其熔池对电弧有缓冲作用,能有效控制熔深,母材冲淡率低。
(3)堆焊层硬度均匀,组织均一,易于避免质量缺陷。
(4)焊道成形平整、美观,尺寸及熔敷率可调范围宽,适应工件大小的范围宽。
(5)采用细粉易于熔化的优点,可采用微束等离子弧作热源,实现精细堆焊。
(6)堆焊过程连续,易于实现全自动化堆焊。
其缺点是:
(1)在堆焊过程中有少量粉末飘散造成浪费。
(2)因粉末飞溅,长时间施焊易产生粘嘴现象,影响工艺稳定。
(3)堆焊质量对粉末质量的依赖性大,大部分堆焊材料系自熔性合金。
2.设备系统()
2.1组成
等离子堆焊机(等离子弧堆焊系统)主要由以下部分组成:
(1)等离子弧电源;
(2)电气控制系统(控制电路、操作界面、程序软件);
(3)工作气(氩气)供给系统;
(4)焊枪三维空间定位或运行机械系统;
(5)送粉器;
(6)摆动机;
(7)调高机/弧压自动控制器;
(8)焊架及三维微调机;
(9)等离子焊枪;
(10)工件移动机(或旋转台,或变位机);
(11)冷却水换热及增压循环供给机;
(12)机架及防护装置。
由送粉器、摆动机、调高机、焊架及三维微调机、等离子焊枪等组成堆焊机机头。
2.2设备系统的技术进步
粉末等离子堆焊工艺自上世纪六十年始研发及推广应用,已有四十余年的历史,随着工业技术特别是电子技术的进步,粉末等离子堆焊设备系统也随之更新换代。纵观发展过程,大体分以下几个阶段:
(1).
继电器控制-可控硅调速阶段:在上世纪六、七十年代设备系统处于这一阶段。这一期间等离子电源多采用磁放大器式硅整流电源,驱动电机多采用直流伺服电机,先进的采用可控硅调速,落后的采用调压器调速。继电器控制的设备系统可靠性、稳定性、精确性差。
(2).简易的可编程顺序控制器应用阶段:
在上世纪八十年代末期至九十年代,PLC(可编程控制器)开始应用于设备控制系统,虽然只是顺序控制,但大大简化了硬件系统,提高了系统的可靠性。这一期间国外等离子电源已开始采用逆变焊机,国内仍采用硅整流焊机,其他方面亦变化不大。
(3).数字化控制系统阶段:进入二十一世纪后,控制技术有了飞速的发展,由于PLC由开关量的顺序控制发展到有特殊功能的模拟量的数字化控制,并采用了触摸屏人机界面作操作界面,实现了具有智能化的直接物理量设定及显示、工艺参数的自动计算及储存等控制功能,形成了数字化的控制系统,使等离子堆焊设备系统大大提升了可靠性、稳定性、精确性以及具有人性化的操作界面。在等离子电源上也采用了性能优异的逆变式弧焊电源及数字化电流调节系统;在驱动动力上采用了可精确调速,动力特性更优越的变频调速和步进电机驱动系统;在参数控制上采用了数码弧压自动控制器及数码摆动器;在喷枪冷却上采用了冷冻换热循环供水系统;在等离子焊枪上采用了喷射式送粉及研发了大功率和精细焊枪,这一系列的技术进步使粉末等离子堆焊设备系统达到了国际先进水平,并为提高工艺技术水平创造了条件。
(4).工业计算机控制系统阶段:随着粉末等离子堆焊工艺应用范围的扩大,以PLC为核心的控制系统在某些应用上已不能满足要求,而采用工业计算机控制系统,即在数控加工中心的软件基础上,进一步开发出数控堆焊软件,在实现CNC(数控)控制上优越性更突出,为粉末等离子堆焊工艺应用范围的扩大和水平的提升创造了条件。