阀门维修工艺设备处理
阀门密封面制造
摘要：本文介绍了等离子粉末喷焊技术的原理、特点以及在阀门密封面制造中应用的
PPW工艺的优越性及经济性分析
优越性及经济性分析。
Abstract: The article introduces the principle & characteristic of Plasma Power Welding and analyzs the superiority & advantage of the application of the technology on manufacturing sealing components of valve.
一、基本原理
　　等离子粉末堆焊（Plasma Powder Welding 简称PPW）是一种先进的堆焊工艺。它是采用氩气等离子电弧作热源（转移型等离子弧为主，非转移型等离子弧为辅），采用粉末状合金作填充料的自动堆焊方法。图1是PPW基本过程示意图。在采用联合型等离子弧喷焊时，一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，分别供给非转移弧和转移弧。两个电源的负极并联在一起，通过电缆接至喷焊枪的钨电极（负极）。非转移弧电源正极通过电缆接喷焊枪喷嘴，转移弧电源正极通过电缆接工件。冷却水通过水冷电缆引至焊枪，冷却喷嘴和电极。氩气通过电磁气阀和浮子流量计进入喷焊枪。电源接通后，借助高频火花引燃非转移弧。再借助非转移弧弧焰在钨电极和工件之间造成的导电通道，引燃转移弧。转移弧引燃后，可保留或切断非转移弧。主要利用转移弧在工件表面产生熔池。合金粉末由送粉器按需要量连续供给，借助送粉气流（也用氩气）送入焊枪，并吹入电弧中。合金粉末在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态，喷射到工件熔池里，在熔池里充分熔化，并排出气体和浮出熔渣。通过调节转移弧和非转移弧电流，送粉量和其它工艺规范参数，来控制熔化合金粉末和传递给工件的热量。随着焊枪和工件的相对移动，合金熔池逐凝固，便在工件上获得所需要的合金熔敷层。
二、特点
等离子堆焊由于利用等离子弧作热源和采用合金粉末作填充金属，从而与其他表面堆焊方法相比较，具有以下特点：
（1） 生产率较高，目前熔敷率达到了9公斤/小时，接近生产率高的埋弧自动焊，超过了常用的手工电弧堆焊和氧炔焰堆焊。
（2）母材对合金冲淡率低，由于工艺上可调规范差数多，能主动控制热量输入；合金粉末在弧柱中被预先加热，呈喷射状过渡到熔池，对电弧吹力有缓冲作用，熔池受热均匀，因而可控制母材熔深，降低母材对合金的冲淡率。冲淡率可控制在5-15%范围内，接近氧炔堆焊，而大大低于其他方式的堆焊。
（3）堆焊层成形平整、光滑，成形尺寸范围宽并可精确控制，通过改变规范参数，一次喷焊可控制宽度3-40毫米，厚度0.25-8毫米，这是其他堆焊方法难以实现的。
（4）堆焊层质量和工艺稳定性好，由于等离子弧稳定性好，外界因素的干扰（周围气流的流动，喷焊枪距工件的高低，角度的微小变化等）对电参数（弧压、弧电流）和电弧稳定性影响较小，从而使工艺易于稳定。合金粉末熔化充分，飞溅少，熔池中熔渣和气体易于排除，容易消除焊层内气孔，夹渣等质量缺陷。由于等离子弧温度高，热量绩中。喷焊速度快，一次熔成，使工件热影响区小。堆焊层合金组织晶粒细，硬度和化学成分均一，喷焊层质量好。
（5）合金粉末制备简便，使用材料范围广。堆焊用合金粉末系熔炼后直接雾化成球状粉末，制备简便，不象丝极材料那样，受铸造、轧制、拔丝、磨削等加工工艺限制。可按需要配方，熔炼成各种成分不同的合金粉末，获得各种不同性能的合金熔焊层，以适应不同条件下对零部件表面性能的要求。喷焊合金材料的种类多，有钴基、镍基、铁基、铜基等。一般具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀的合金，是难以制成线材和用其他工艺方法堆焊，而将这些合金制成粉末，用等离子喷焊却是简便易行的。

3.33
1.43
堆焊材料利用率 %
70%
95%
堆焊合金材料消耗量，Kg
4.76
1.5
合金材料单价，元/公斤
33
55
材料成本费用，元
157
82.5
材料成本费用之比
1.9
1
2、 堆焊工时成本
堆焊工时成本取决于每一个劳动力的生产效率，手工电弧堆焊和PPW工艺堆焊都只需要一个工人操作，手工电弧堆焊每班一个工人的堆焊量平均为12Kg左右，而PPW工艺，每班一个工人的堆焊量可达到20 Kg，按照堆焊材料消耗之比，手工电弧堆焊每班一个工人如果堆焊闸板为12件，那么PPW工艺可喷焊闸板为60件，生产效率是手工电弧堆焊的5倍。如果手工电孤堆焊每一件工时费为10元，那么PPW工艺的工时费每件仅为2元。堆焊工时成本大幅度降低。
3、堆焊层机械加工成本　　由于PPW工艺，喷焊层平整光滑，切削量少，虽然焊层硬度提高，但可实现连续切削，不打刀，总的机械加工工时要低于手工电孤堆焊，机械加工成本约降低20%。
4、热处理成本
手工电孤堆焊2Cr13，按照制造工艺，堆焊完毕后，由于焊层很硬无法加工，要经退火处理才能加工。机械加工完毕后为了达到密封面规定的硬度，又必须经高频淬火，再研磨。很多阀门厂不重视密封面质量，退火机械加工后，不再进行高频淬火处理，这样密封面硬度低，耐擦伤性能差。
PPW工艺，喷焊层硬度在规定要求的范围之内，不需要再经过热处理（喷焊合金无淬硬性），而是直接经机械加工成成品，可省去耗电量大，容易出现质量问题的热处理工序。PPW工艺，不仅提高了阀门密封面质量，而且降低了制造成本。
从以上密封面制造成本的经济性分析，可以显示PPW工艺在阀门制造上应用有着可提高质量，降低成本，提高效率等显著的优越性。如果能在阀门制造行业较全面的推广应用PPW工艺，代替落后的手工电孤堆焊，将获得明显的社会效益和企业经济效益。
上海多木实业有限公司
毛工
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用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)， 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。斩波电源在等离子粉末堆焊机中的应用，大幅度的提升了堆焊机的工作性能，同时体现出新一代的等离子粉末堆焊技术在焊机行业中的卓越特色及特点！