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等離子堆焊修復和手工電弧堆焊修復、氬弧焊、等離子弧堆焊修復是三中常用的零件修復技術(shù)。從理論上說，每種堆焊技術(shù)各有其優(yōu)缺點。手工電弧堆焊、氬弧焊，效率高，成本低，操作靈活，是目前工廠使用廣的一種堆焊修復工藝。但這種堆焊技術(shù)也有其存在的許多問題。鋼鐵行業(yè)的許多零部件都是中碳高強度鋼或合金鋼，這些鋼材的淬硬性強，用手工電弧氬弧堆焊時非常容易開裂。為了防止手工電弧堆焊修復時基體材料和堆焊層開裂，需要對基體材料進行預熱，而且需要預熱的溫度相當高，300~500度，這就給手工電弧氬弧堆焊的操作帶來了很大的困難，惡化了工作環(huán)境。由于電弧氬弧堆焊時對基體零件有大量的熱量輸入，會造成零件形成很大的殘余拉應力，所以堆焊完后要馬上進行去應力退火，這又增加了設(shè)備的投入，尤其對大型的工件來說，去應力退火是件很困難的事，要增加很大的熱處理設(shè)備投入。由于反復多次的高溫操作，零件經(jīng)手工電弧氬弧堆焊后變形量都很大，增加了后續(xù)機械加工的難度、時間和費用。手工電弧氬弧堆焊是由人進行操作，堆焊質(zhì)量易受操作人員的影響，偶然的影響因素比較多。手工電弧氬弧堆焊時的引弧和熄弧也會對堆焊質(zhì)量帶來影響。 等離子送粉堆焊對零部件進行修復是一項新的工藝，激光的操作靈活性不如手工電弧氬弧堆焊，如對零件小的內(nèi)部或狹小的空間處。但激光修復的優(yōu)點也很多：1.基體材料在激光加工過程中僅表面微熔，微熔層為0.05-0.1mm。 基體熱影響區(qū)極小，一般為0.1-0.2mm。等離子堆焊過程中基體溫升不超過280℃, 等離子堆焊后無熱變形。2.堆焊層與基體均無粗大的鑄造組織, 堆焊層及其界面組織致密，晶體細小，無孔洞，無夾雜裂紋等缺陷。3.等離子堆焊層組織由底層、中間層以及面層組成的各具特點的梯度功能材料，底層具有與基體浸潤性好、結(jié)合強度高等特點；中間層具有一定強度和硬度、抗裂性好等優(yōu)點；面層具有抗沖刷、耐磨損和耐腐蝕等性能，使修復后的設(shè)備在和使用性能上更加有保障。4.等離子堆焊修復在很多情況下不需要對工件進行預熱，等離子堆焊后也不需要進行去應力后處理，這對很多大型零部件的修復來說是十分有利的，也間接地降低了堆焊修復的成本。5.等離子堆焊技術(shù)可控性好，能量輸入可實現(xiàn)控制，操作過程易實現(xiàn)自動化控制，。等離子堆焊修復和手工電弧氬弧堆焊相似，但它的自動化程度高，也是一種常用的修復技術(shù)。各種堆焊方法的比較1.從堆焊層的外觀形貌看從堆焊層的外觀形貌看，等離子堆焊的堆焊層好，手工氬弧堆焊的質(zhì)量差，表面凹凸不平，還存在氣孔和微裂紋。2. 從堆焊工件結(jié)合面形貌看從這些結(jié)合面看，這兩種種方法所得結(jié)合面均為冶金結(jié)合，結(jié)合強度是高的。但手工電弧堆焊的界面凹凸不平，說明手工電弧堆焊時能量控制不準，實際上這種方法對基體材料的影響很大，從其結(jié)合面即可斷定手工電弧堆焊基體對堆焊層的西式是很大的，這會影響堆焊層的性能。同時基體材料也受到堆焊時強烈的熱作用，這種熱作用依據(jù)溫度高低的不同，可分為這樣幾個區(qū)域：金屬熔化區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。在過熱區(qū)，奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，故塑性、韌性降低，對易淬火鋼，此區(qū)脆性更大。等離子堆焊的界面非常平整，界面清晰，可見等離子輸入的能量十分，基體對堆焊層的影響小，堆焊層可以保持其良好的性能，基體材料受到的熱沖擊也非常小，堆焊對基體的影響很小。3. 從堆焊的熱影響區(qū)的寬度看從熱影響區(qū)的寬度對比可見，手工電弧堆焊的熱影響區(qū)約為6mm，等離子弧堆焊的熱影響區(qū)為2-3mm，激光的熱影響區(qū)域為1mm，激光堆焊工藝好，其次是等離子堆焊，差的是手工氬弧焊。4. 從堆焊后基體材料的偏析情況看手工電弧堆焊，基體均受到很大的影響，基體偏析嚴重，而等離子堆焊后對基體的影響很小，看不到明顯的基體偏析區(qū)。等離子堆焊修復的好。5. 從堆焊后堆焊層和基體的顯微硬度來看手工電弧堆焊的堆焊層硬度不高，HV300以下，激光堆焊的堆焊層硬度比較高，約HV500以下，等離子弧堆焊HV480以下。6. 從堆焊層的耐磨性來看雖然沒有對這三種堆焊層的耐磨性進行實驗研究，但從對這三種堆焊層的機械加工可知，手工電弧堆焊層的耐磨性明顯不如激光堆焊層，在用鉆床對拉伸試件加工小孔時，電弧堆焊的堆焊層用普通的鉆頭即可進行鉆削加工，而對激光堆焊層則必須用合金鉆頭才能進行鉆孔加工，等離子弧堆焊的堆焊層耐磨性比手工電弧堆焊的好，但比激光堆焊的堆焊層差。7. 從堆焊工件的抗沖擊性能看等離子弧堆焊所得試件的抗沖擊能力比較強，手工電弧堆焊其次，激光堆焊的與手工電弧堆焊的相當。8. 從堆焊工件的拉伸性能看手工電弧堆焊的拉伸強度高，延伸率高，激光堆焊試件的強度不如手工電弧堆焊的高，延伸率和手工電弧堆焊的相當。等離子弧堆焊的拉伸強度和激光堆焊的相當，但延伸率很低。9. 從金相組織來看，手工電弧堆焊和等離子弧堆焊由于加熱過程比較復雜，所得到的組織也比較復雜。熔合區(qū)，因溫度過高而成為熱粗晶，強度、塑性和韌性都下降。過熱區(qū)，奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，故塑性、韌性降低，對易淬火鋼，此區(qū)脆性更大。正火區(qū)，加熱時發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉膴W氏體晶粒，冷卻后為均勻而細小的鐵素體和朱光體，具有較好的力學性能。部分相變區(qū)，朱光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細小奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但晶粒有長大的趨勢。冷卻后，晶粒大小不勻，因而力學性能比正火區(qū)稍差。堆焊層的性能與堆焊時熱影響區(qū)的大小和組織有關(guān)，而堆焊熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度與堆焊方法、堆焊參數(shù)、預熱溫度和堆焊后熱處理等因素有關(guān)。減小堆焊過程中熱影響區(qū)的寬度可提高堆焊的性能。