一、鋼結(jié)合金粉末等離子噴焊工藝過程

    等離子噴焊是六十年代在堆焊領(lǐng)域中出現(xiàn)的新技術(shù)。它是利用等離子弧作熱源，以合金粉末作填充金屬，使工作表面得到合金涂覆層的一種新方法。等離子噴焊具有溫度高、熱量集中、電弧穩(wěn)定和可控性好等特點(diǎn)。鋼結(jié)合金粉末的噴焊利用了等離子噴焊的上述特點(diǎn)。鋼結(jié)合金等離子噴焊過程的示意圖如圖10-5所示。氬氣通過電磁氣閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入噴焊的水冷鎢鈰電極和水冷紫銅噴嘴之間，并借助于高頻電火花引燃非轉(zhuǎn)移弧；再通過非轉(zhuǎn)移弧弧焰在鎢極和工件之間造成的導(dǎo)電通道，過渡引燃轉(zhuǎn)移弧——等離子弧柱；利用該弧柱的熱量在工作表面上造成熔池。鋼結(jié)合金粉末借助于送粉氣流(氬氣)按需要連續(xù)送入噴槍，并吹入弧柱中。粉末在弧柱中被預(yù)先加熱，呈熔融或半熔融狀態(tài)，噴射到工件的熔池里，在熔池里充分熔化并排出氣體和浮出熔渣。隨著噴槍和工件的相對(duì)移動(dòng)，合金熔池逐漸凝固，便在工件上獲得所需要的合金涂覆層。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧的電流、送料量及其它工藝參數(shù)，可控制熔化合金粉末和傳遞給工件的熱量，以獲得所需要的涂覆層。在等離子噴焊過程中，鋼結(jié)合金粉末易于氧化，故必須在噴槍上增設(shè)一個(gè)水冷氬氣保護(hù)罩，以保證噴焊質(zhì)量。

    二、等離子噴焊用鋼結(jié)合金粉末的制取

    鋼結(jié)合金粉末的制備，目前主要采用兩種方法：

    1)機(jī)械加工方法。即將合金化的鋼結(jié)合金(退火態(tài))車削加工成碎屑，然后球磨、過篩，制成所需粒度的粉末。這種方法比較簡(jiǎn)便，粒料強(qiáng)度高，但成本高、工效低、合金利用率較低(過細(xì)的粉末不能使用)，粉末顆粒呈菱角形，流動(dòng)性差。

    2)粉末合成方法。即按鋼結(jié)合金生產(chǎn)工藝制備混合料，然后加入適量的成形劑進(jìn)行制粒。這種方法因不需燒結(jié)、加工等工序，故成本較低，原料利用率較高、合金成分可根據(jù)需要配制。但粒料強(qiáng)度較差、較輕(噴焊時(shí)飛濺損失較大)、顆粒亦不夠規(guī)則、流動(dòng)性也較差。

    三、碳化鈦系鞫磺化鎢系鋼結(jié)合金粉末的等離子噴焊

    在等離子噴焊碳化鈦系鍋結(jié)合金粉末時(shí)，由于粉末熔點(diǎn)高、鋼對(duì)碳化鈦的潤(rùn)濕性較差、碳化鈦在高溫下易氧化燒損、粉末在熔池內(nèi)熔化不充分、流動(dòng)性差、熔池凝固快、氣體與雜質(zhì)難以浮出，因此涂覆層內(nèi)孔隙度較高，而．且重焊性較差，重焊時(shí)易產(chǎn)生分層。雖然碳化鈦在涂覆層中的晶粒形狀比較好(仍呈圓球形)，且涂覆層具有明顯的熱處理效應(yīng)，但上述的缺點(diǎn)限制了這種材料的應(yīng)用。


    在等離子噴焊碳化鎢系鋼結(jié)合金粉末時(shí)，由于粉末熔點(diǎn)低、鋼對(duì)碳化鎢的潤(rùn)濕性較好、粉末在熔池里能充分熔化、流動(dòng)性好、熔池凝固緩慢、氣體與雜質(zhì)易于浮出，因此涂覆層比較致密，孔隙度較低(O.1～O.3％)，重焊性也較好。同時(shí)，涂覆層也具有較明顯的熱處理效應(yīng)，一般焊態(tài)硬度為HRC55～61，退火態(tài)硬度為HRC40～47，900～920℃下淬火態(tài)硬度為HRC66～69，200℃回火態(tài)硬度為HRC65～67。碳化鎢系鋼結(jié)合金涂覆層的顯微組織如圖10-6所示。

    在碳化鎢系鋼結(jié)合金粉末等離子噴焊過程中，以及在涂覆層的淬火過程中易于產(chǎn)生裂紋，因此，必須采取諸如焊前工件預(yù)熱、焊后工件緩冷、探索合金的合理淬火工藝規(guī)范等措施。