等离子粉末堆焊技术在石化工业的应用

采用等离子堆焊工艺方法，对石油、化工行业中关键零部件堆焊Ni基，Co基材料，以达到表面改性目的，试验表明，这一工艺方法对提高材料耐磨，耐腐蚀及高温性能，延长使用寿命，节省贵重材料，降低产品成本具有实际意义。     

等离子弧粉末堆焊条件下粉末颗粒的热行为——I粉末颗粒与等离子弧之间的传热过程研究

运用传热学理论对等离子弧粉末堆焊过程中粉末颗粒与转移型等离子弧之间的传热过程进行了分析计算，发现等离子弧粉末堆焊时，当堆焊粉末颗粒被送入等离子弧后粉末颗粒受等离子弧加热的速度主要取决于等离子弧的温度、热传导势及粉末颗粒的密度、尺寸和热物理性能等。对于100－200A的氩等离子弧，无论是熔点较低的铁基粉末颗粒还是熔点较高的碳化硼颗粒，被加热到熔化温度所需要的时间都在毫秒级水平（几毫秒至几十毫秒）。只是铁基粉末颗粒在等离子弧中的升温速度要比碳化硼颗粒快约1倍以上。     

Co-Cr-W系粉末等离子弧堆焊显微结构研究

对Co—Cr—W系多元合金粉末等离子孤堆焊层的金相组织、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的研究结果表明，合金层基体为具有(200)晶面择优取向的Co基固溶体，Co基固溶体中存在许多堆积层错；与固溶体组成共晶体的硼碳化物主要为具有六方点阵并含有层片状孪晶的(Cr，Fe)3(C，B)3。     

等离子弧粉末堆焊过程中粉末颗粒的输运行为

利用电弧物理和流体力学理论分析了等离子弧粉末堆焊过程中粉末材料在转移型等离子弧中的输运行为及其主要影响因素,并以铁基合金粉末和碳化硼粉末为例,具体计算了不同特征的粉末在不同堆焊参数下的弧柱中的输运速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量分布.计算结果表明,堆焊粉末颗粒在等离子弧空间的流动速度要比等离子流速低得多;对于同一种粉末材料来说,粒径越小,其在等离子弧柱中越容易被加速,在弧柱中的平均流速也越大;粉末的质量密度对其流速的影响与粒径颇为相似,密度越小,粉末在弧柱中的加速度和平均速度就越大.理论计算结果还表明,在电流大于150A的转移型等离子弧柱中,粉末颗粒的轴向输运速度在弧横截面上呈"山峦形分布",电流越大,中心山谷就越深越大.     

等离子弧粉末堆焊条件下粉末颗粒的热行为Ⅱ粉末颗粒与等离子弧之间的传热过程研究

运用传热学理论对等离子弧粉末堆焊时Fe基粉末颗粒和B4 C颗粒在等离子弧柱中的热行为进行了计算分析 ,结果发现堆焊时等离子弧电流对粉末颗粒在弧柱中被加热程度的影响要远大于对其输运速度的影响 ;对于Fe基粉末颗粒来说 ,当I =2 0 0A时 ,流经弧柱中心区内的粒径≤ 5 0 μm的颗粒将在弧柱中被完全气化 ;对于粒径为5 0～ 15 0 μm的Fe基颗粒 ,在弧柱中将被加热到完全熔化 ,而粒径 >2 0 0 μm时 ,颗粒尚不能熔化。在I=10 0A的小电流情况下 ,只有粒径 <5 0 μm的Fe基颗粒在弧柱中能被完全熔化 ;而直径大于该值的颗粒则不能被完全熔化 ;只有在弧中心处 ,少量颗粒可能被加热到熔化温度。而对B4 C颗粒来说 ,其热行为与Fe基粉末颗粒则有较大差别 ,从平均水平看 ,在等离子弧柱中心区域 ,即使在 2 0 0A的等离子弧中 ,也只有粒径≤ 5 0 μm的颗粒才能在弧柱中完全被熔化 ,其它稍大粒径的颗粒在弧柱中的温升都达不到熔化温度 ,只能被预热。     

等离子弧粉末堆焊条件下粉末颗粒的热行为（Ⅰ）粉末颗粒与等离子弧之间的传热过程研究

运用传热学理论对等离子弧粉末堆焊过程中粉末颗粒与转移型等离子弧之间的传热过程进行了分析计算 ,发现等离子弧粉末堆焊时 ,当堆焊粉末颗粒被送入等离子弧后粉末颗粒受等离子弧加热的速度主要取决于等离子弧的温度、热传导势及粉末颗粒的密度、尺寸和热物理性能等。对于 10 0～ 2 0 0A的氩等离子弧 ,无论是熔点较低的铁基粉末颗粒还是熔点较高的碳化硼颗粒 ,被加热到熔化温度所需要的时间都在毫秒级水平 (几毫秒至几十毫秒 )。只是铁基粉末颗粒在等离子弧中的升温速度要比碳化硼颗粒快约 1倍以上     

基于超声法的等离子弧粉末堆焊层厚度测量

堆焊层厚度的精确测量对于堆焊材料的合理利用有重要意义。本文基于超声测厚原理,在超声波探伤仪和直探头校准的基础上,提出了等离子弧粉末堆焊层厚度测量的数学模型,实现了堆焊层厚度的精确测量。堆焊层厚度的测量分为三个步骤:首先测出母材的厚度;其次测出母材上方堆焊层的厚度;最后从堆焊层的金相照片中测出母材中熔焊层的厚度,从而根据提出的数学模型得到堆焊层的厚度。与游标卡尺测厚相比,该方法简便可行,检测速度快,可大大减轻检测人员的劳动强度。另外,难以采用游标卡尺测量的部位,也可采用本文提出的方法进行测量。     

送粉形式对等离子粉末堆焊效果的影响

介绍了目前等离子弧粉末堆焊常用的几种送粉形式，较详细地分析了其利弊，着重分析了送粉方式对粉末熔敷效率的影响因素，并通过大量分析及实验验证，给出了同时获得高熔敷速度低稀释率的最佳送粉形式。     

基于PLC与触摸屏的阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统设计

介绍阀门密封面等离子弧粉末自动堆焊控制系统的组成及控制过程。该控制系统基于三菱的FX3U系列可编程控制器(PLC)和光洋的触摸屏设计而成。采用三菱的J2S系列伺服放大器和伺服电机组成绝对位置系统,用以控制焊炬摆动和焊炬沿转台的径向移动。转台则由变频器控制。通过触摸屏输入相关参数,控制系统即可对堆焊道数和摆动宽度进行优化以满足堆焊尺寸要求,并自动移动焊炬到起始位置,完成堆焊从开始到结束的全过程。该控制系统操作简单,控制精度高,可靠性高。     

等离子弧堆焊镍基复合粉末涂层材料

采用等离子弧堆焊技术，在Q235钢表面堆焊镍基复台粉末，该复合粉末经三水平三因子正交设计及正交多项式同归分析，确定在镍基基础粉末中添加的强化元素最佳配比为Cr 10％、Mn 4％、W7％。利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)对堆焊层的相及组织进行了研究，通过硬度试验和磨损试验测试了堆焊层表面及横截面的硬度和表面耐磨性能，结果表明，复合粉末堆焊层显微组织主要为γ-(Ni，Fe)、γ-M、WC、W2C、Mn31Si12、Cr23C6、Cr7C3、Cr、NiB、Ni2B等，其硬度及耐磨性较基体有显著提高。     

轧辊等离子弧粉末堆焊设备研究

轧辊的等离子弧粉末堆焊修复方式具有质量高、修复周期短等优点,应实际生产的需求,研制了一台等离子弧粉末堆焊设备.详细阐述了该设备的控制过程和原理、硬件组成及其控制程序流程设计.该设备以PLC为控制核心,辅以触摸屏进行堆焊参数的设置和修改,并实时显示堆焊过程中的参数状态;为了让焊炬具有快速摆动和精确定位的功能,以保证堆焊质...     

钴基合金粉末等离子弧堆焊的显微结构

对钴基多元合金粉末等离子弧堆焊层的金相组织、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的研究结果表明，合金层基体为具有(200)晶面择优取向的Co基固溶体，Co基固溶体中存在许多堆积层错；与固溶体组成共晶体的碳化物主要为具有六方点阵并含有层片状孪晶的(Cr，Fe)7C3。     

等离子弧模具堆焊修复新技术

针对小锻件大批量的生产过程中所存在的模具寿命较短的问题，提出了采用Ｈ１０Ｍｎ２５ＳｉＭｎＭｏ进行等离子弧堆焊修复的新的工艺方法，比较了不同堆焊延长模具寿命的组织与性能的关系。     

等离子弧粉末推焊过程中粉末颗粒的输运行为

利用电弧物理和流体力学理论分析了等离子弧粉末堆焊过程中粉末材料在转移型等离子弧中的输运行及其主要影响因素,并以铁基合金粉末和碳化棚粉末为例,具体计算了不同特征的粉末在不同堆焊参数下的弧柱中的输运速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量分布。计算结果表明,堆焊粉末颗粒在等离子弧空间的流动速度要比等离子流速低得多;对于同一种粉末材料来说,粒径越小,其在等离子弧柱中越容易被加速,在弧柱中的平均流速也越大;粉末的质量密度对其流速的影响与粒径颇为相似,密度越小,粉末在弧柱中的加速度和平均速度就越大。理论计算结果还表明,在电流大于１５０Ａ的转移型等离子弧柱中,粉末颗粒的轴向输运速度在弧横截面上呈“山峦形分布”,电流越大,中心山谷就越深越大。     

新型等离子弧粉末堆焊机理

人们衡量堆焊方法一般总是从两个方面进行 ,一是熔敷速度 ,二是稀释率。在追求大熔敷速度的同时总是希望将稀释率控制得尽量小。目前 ,国内堆焊方法大都处于高熔敷速度高稀释率或低稀释率低熔敷速度的状态。熔敷速度的提高和稀释率的降低是矛盾的两个方面 ,二者相互制约。能否协调熔敷速度与稀释率之间的矛盾关系 ,是能否实现高效、高质的堆焊工艺的关键。等离子弧作为粉末堆焊的热源 ,其焰流特性参数是影响堆焊质量和效率的主要因素。本文从理论上定性分析了等离子弧的焰流特性参数和粉末在电弧中获得的动量和热能情况 ,阐述了实现高效、低稀释率等离子堆焊的机理 ,并据此提出了新型焊枪结构的设计原则 ,为进一步研制高效、低稀释率等离子堆焊系统奠定了理论及试验基础。     

铝青铜粉末等离子堆焊层硬度与组织研究

采用反极性弱等离子弧堆焊方法分别在无磁场和外加横向交流磁场条件下将铝青铜粉末堆焊到锅炉用钢20g母材上.通过硬度试验及金相显微方法,分析了堆焊层的力学性能及组织形貌.结果表明,无磁场作用下,堆焊层的硬度随着堆焊电流的增加而呈"小→大→小→大"变化,当堆焊电流为100A时,硬度值最大,为214.7HV;当堆焊电流为110A时,硬度值最小,为163.7HV.外加磁场作用下,堆焊电流取100A,堆焊层的硬度在磁场电流为0.5A时达到最大,为245.9HV.堆焊电流为100A时,堆焊层组织为致密的α-Cu和网状结构的(α+γ<,2>),此时为较好的组织结构.     

等离子堆焊Ni基合金粉末熔覆层性能研究

采用等离子堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊Ni-W-C合金粉末和M—Cr—Mn系复合粉末熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、C射线衍射仪（XRD）及磨损试验机对两种镍基合金熔覆层的微观组织及耐磨性进行了研究。结果表明，Ni-w．c合金粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，Cr7C3，WC，（Ni，Fe）3（B，C）等，Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，γ-（Ni，Fe），WC，W2C，Mn31Si12，Cr23C6，Cr3C3，NiB，Ni2B等。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末较Ni-W-C合金粉末熔覆层耐磨性提高近10倍。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层通过多元素固溶强化及生成大量金属间化合物提高了熔覆层的硬度及耐磨性。     

铝青铜与低碳钢等离子堆焊工艺研究

为了改善低碳钢的耐磨性,在其表面等离子堆焊一层铝青铜.对堆焊层的硬度、耐磨性和显微组织,以及界面的结合情况进行分析,研究堆焊工艺参数对堆焊层组织性能的影响规律,以确定最佳堆焊工艺参数.结果表明,当堆焊电流为110A时,堆焊层力学性能达到最佳值,堆焊层的硬度为259 HV,磨损量为0.008g,摩擦系数约为0.3,耐磨性最好.这主要得益于此时堆焊层中细小的α-Cu和弥散分布的β'相,它们有效地分散和传递了作用力,提高耐磨性.     

优质高耐磨性堆焊技术：———复合材料等离子弧堆焊及其现状

介绍了复合材料等离子弧堆焊的原理和特点，国内外复合材料等离子弧堆焊技术研究状况及聚得的进展，认为应进一步发展和完善我国复合材料等离子弧堆焊技术。