学习任务八等离子喷焊
学习目标及技能要求
1.了解等离子喷焊的原理与设备。

2.掌握等离子喷焊的操作方法。

建议学时：
30学时
工作情景描述：
等离子喷焊可以根据零件、设备不同的使用要求采用相应的粉末，等离子喷焊常用粉末有铁基合金、镍基合金、铜基合金、钴基合金、金属陶瓷及其复合合金等。

目前，等离子喷焊已广泛应用于矿山机械、阀门、碾压机、锻造模具、农业设备、核电站设备等机械设备的制造。

等离子弧喷焊技术也可用于制备性能优良的复合材料。

通过改变金属粉末的不同配比，使复合材料层与层之间的成分达到连续变化，同时通过调节射流的速度和温度等工艺参数，使组织具有一定程度的变化，以制备性能优越的梯度功能复合材料，对生产和科研工作都具有积极意义。

工作流程：
本项目以φ50mm圆钢为例，用LS-PTA-DGN300等离子堆焊机进行铁基粉末的等离子喷焊。

在工作过程中，严格按照“7S”的工作要求进行加工生产。

一、任务导入
轧辊在实际生产中容易出现硬度不高，易磨损等情况，针对此种情况，采用等离子喷焊技术可以降低生产成本。

二、任务分析
本项目以φ50mm圆钢为例，用LS-PTA-DGN300等离子堆焊机进行铁基粉末的等离子喷焊。

在喷焊过程中，注意喷焊层之间的搭接量和喷焊的厚度。

三、任务准备
（一）知识准备
1.等离子喷焊原理与特点
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。

技术特点：
（1）等离子堆焊合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高；
（2）等离子堆焊速度快，低稀释率；
（3）堆焊层组织致密，成型美观；
（4）可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊；（5）堆焊过程易实现机械化、自动化；
（6）与其他等离子喷焊相比设备构造简单，节能易操作，维修维护容易应用范围：等离子弧堆焊可广泛的用于石油、化工、工程机械、矿山机械等行业，如各类阀门密封面（常规的闸阀、截止阀、止回阀、安全阀等）的耐磨堆焊，以及石油钻杆、轴承、轴、乳辊、截齿的磨损后的修复等，其应用前景非常广阔材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨、高耐腐蚀合金材料等，硬度由HRC15-65度可随机调配。

2.操作原理
（1）等离子气与保护气
LS-PTA-DGN300的等离子气和保护气流的速率是通过控制面板上的流量计来控制的。

每种气体的流量由前面板上的气体流量计指示，气体的电磁阀安装在主机的内部，用以开启与关闭气体。

（2）维弧
维弧属于非转移型等离子弧，产生于喷嘴和电极之间，在离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子弧焰，在工作中起补充加热和稳定电弧作用。

维弧的引弧方式有高频引弧和接触引弧两种。

高频引弧是在喷嘴和电极之间产生瞬间高频，击穿空气，引燃维弧。

接触引弧是通过移动电极瞬间接触喷嘴或利用另一导体瞬间接通电极和喷嘴。

当高频或接触切离，维弧电路随即接通。

（3）主弧
主弧属于转移型等离子弧，产生于电极和工件之间，用于堆焊。

主弧电流（即：堆焊电流）由堆焊电源的电流调节旋钮控制。

（4）冷却水
冷却水在水泵的作用下，从循环冷却水箱的出水口流出，通过负堆焊枪导线到堆焊枪头部并经正焊枪导线返回，起冷却堆焊枪喷嘴和枪体的作用。

如果当冷却剂压力太低时，堆焊机不能工作。

（5）堆焊电源
电源提供堆焊电流，负输出端与堆焊枪的电极通过液态冷却导线连接，其正输出端与工件通过工件电缆连接。

（6）循环冷却
循环冷却水箱主要用于堆焊枪的冷却。

冷却剂从循环冷却水箱中通过堆焊枪导线到堆焊枪，再返回到循环器。

冷却剂应使用专用冷却剂、高纯水或中性水。

（二）实施准备
1.材料准备
LS-PTA-DGN300 系统、φ50mm圆钢。

2.操作过程
（1）开机准备
通电之前根据堆焊规范连接好堆焊回路，检査供气、供水装置。

检査堆焊枪各零件是否装配合适，特别要检査钨极和喷嘴的烧损情况，以及钨极和喷嘴之间的距离（即钨极内缩量）。

确认无误后，打开气瓶，打开冷却水箱，接通堆焊机电源。

（2）气体预置
按下堆焊机正面板右上部的离子气预调和保护气预调按钮，此时气体电磁阀打开，开始供气，调节面板上的气体流量计，根据堆焊工艺，设置离子气和保护气流量。

气体预置的主要作用有两个：检査气体通路，预调气流量；排出枪内残留空气，防止引弧时电极被氧化。

（3）引燃维弧
一般采用高频引弧。

通过维弧电流调节旋钮调节合适的维弧电流，把起弧方式切换开关打到“高频”，按下维弧开关到“开”，此时钨极跟喷嘴之间会产生瞬间高频，击穿两者之间的空气，引燃维弧。

注意：长时间的高频容易损坏堆焊机，如果按下开关3秒内没有正常起弧，则应先按下维弧开关到“关”停几秒钟后，再重新引弧。

如果多次试图引弧没有成功，则应根据关于不起弧的解决方法，做相应的调整。

（4）开启主弧
a.如使用外接式堆焊开关，开启主弧时按下外接式堆焊开关。

注意：此时务必把堆焊机面板上主弧开关打到“关”，否则外接式堆焊开关不起作用。

b.不使用外接式堆焊机开关,开启主弧时把面板上主弧开关打到“开”。

根据堆焊工艺要求，调节主弧电流至合适值。

调整堆焊枪和工件间的距离到合适的起弧距离，一般为3MM-10MM。

（5）堆焊过程
堆焊过程利用主弧加热和熔化工件，实施堆焊。

注意：堆焊过程中喷嘴不能接触工件，否则会烧坏喷嘴。

（6）关闭主弧
堆焊过程结束时，按下堆焊开关或把面板上主弧开关打至“关”，关闭主弧。

（7）关闭维弧
全部堆焊工作结束后，将维弧开关打到关。

（8）关闭主弧电源将主弧开关打到关。

断开堆焊机输入电源，关闭循环冷却水箱，关闭气瓶。

（9）清理现场
整理保管好堆焊枪等附件，清理作业现场。

（10）常见操作问题
四、任务实施
1.闭合配电箱按钮，接通电源；把焊机电源置于“开”的位置。

2.操作焊机时，必须使用规定的防护工具。

如_________________________________。

3.请勿_________________________________，否则会引起爆炸。

4.不要用________________________，防止触电。

5.焊机出现异响异味应________________________，确认无误后，再使用。

6.焊接完毕，关闭_____________________；断开______________________。

7.清理卫生，整理物品，经允许方可离开。

五、任务考核与评价
项目一：学习过程评价表（40分）。