等离子堆焊技术的原理
等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。
等离子弧是属于高温高能束流，电弧温度可达30000℃，功率密度在1.5×102～1.6×104W/mm2。高压缩程度的等离子弧用于焊接、切割和喷涂时，其效果可与激光、电子束方法相比；而较低压缩程度的堆焊等离子弧，是一种压缩性可调的柔性等离子弧，它既可以实现堆焊对高速熔敷的需求，又可以满足低稀释率的条件，同时还不易产生双弧，成为理想的堆焊热源。
等离子堆焊材料的主要形式是粉末。由于粉末的化学成分可灵活变化，因而与采用丝材的其它堆焊方法相比，等离子堆焊层的成分和性能更容易调整。等离子堆焊中常用的粉末材料是自熔剂合金粉末。这是一种自身具有熔剂作用的合金粉末，在熔敷堆焊时不需外加焊剂，合金本身就具有脱氧、造渣和改善润湿性等作用。在使用过程中，亦可以将两种或两种以上不同类型的粉末（其中一种可以是硬质相）按一定比例机械混合，以获得具有另一种成分和性能的堆焊合金粉末，为了快速获得某种性能的合金，这种方法也经常在实验中使用。堆焊层的稀释率是反映一种堆焊方法特征的主要指标之一。稀释率的大小直接影响了堆焊层的成分和金相组织，并决定了表面堆焊层的性能。利用等离子堆焊热源可控性好的特点，堆焊采用自熔剂合金粉末时，可以将基体金属对堆焊层的稀释率控制在很低的范围内，如3～7%。若使用反极性等离子堆焊方法可获得更低的稀释率。但是，过低的堆焊稀释率，如3%以下，在常规部件的整个熔敷界面上难以保证，而且要承担出现未熔合缺陷的危险。
等离子粉末堆焊的熔敷效率是指在堆焊过程中，熔敷金属与使用的粉末材料的质量百分比，它反映了堆焊材料的利用率。熔敷效率的大小直接关系到等离子堆焊的生产成本（特别是堆焊价格很高的粉末合金时）。等离子堆焊的熔敷效率一般在80～95%左右，某些条件下熔敷率可以达到95%以上。熔敷速度是指单位时间内有效熔敷堆焊合金的质量，新资料显示，等离子粉末堆焊的熔敷速度可达到12.5 kg/h或更高。
综上所述，等离子堆焊具有能力密度可控、堆焊粉末材料广泛以及堆焊层稀释率低等优点，越来越受到重视，但与埋弧焊等相比还具有一些缺点。因此，如何发挥堆焊技术的优越性以获得**、低稀释率的堆焊层，已经成为国内外堆焊技术研究的方向之一。
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