阀门密封面粉末等离子堆焊钴基合金技术研究.doc

阀门密封面粉末等离子堆焊钴基合金技术研究 [??修改时间：2011-3-12 22:57:40??浏览次数：213] ? 高荣发,李明,程习仁,高捷,李辉,方银华,王飞 （武汉高力热喷涂工程有限责任公司,湖北 武汉 430344） 摘要 阀门密封面采用粉末等离子堆焊工艺（等离子喷焊工艺、PTA焊）自动堆焊钴基合金，较手工堆焊有突出的优越性。介绍了所使用的全数字化控制的新型设备的机型结构及配置，可供选择的钴基合金粉末成份及特性，堆焊工艺稳定性的因素，工艺参数的设定及质量控制要点等。针对阀门密封面堆焊钴基合金的应用，介绍所使用的设备、材料和采用的工艺。 关键词 阀门; 密封面; 等离子弧堆焊; 粉末; 钴基合金 Abstract: Using the technology of PPW (Plasma Powder Welding) to automatically weld cobalt-base alloy on sealing surfaces of valves appears outstanding advantages compared with manually operation. The paper introduces the new all-digital controlling PPW equipments through the structure and disposition; the cobalt-base alloys for election; the elements for technology stability; the reference digital in operation for quality control. The article is referred to the researchers and operators who adopt PPW technology. Key words: valve; plasma arc; plasma powder welding; cobalt-base alloy 1 概述 对于锅炉蒸汽阀、安全阀、调节阀、高温阀、内燃机进排气阀等一类对密封面性能要求高的阀门，大都采用堆焊钴基C0-Cr-W合金（Stellite合金）。目前应用最多的方法是采用手工火焰堆焊或手工氩弧堆焊C0-Cr-W合金裸焊棒。手工堆焊除了劳动强度大,生产效率低以外,堆焊质量受人为因素影响大。粉末等离子自动堆焊工艺在堆焊C0-Cr-W合金上有独特的优越性，特别适合堆焊质量要求高的钴基、镍基合金，是解决密封面堆焊质量,提高生产效率,节省材料,降低生产成本的最佳方案。 2 特性 粉末等离子弧堆焊是利用氩气转移型等离子弧作主要热源，采用合金粉末作填充金属，在工件表面产生熔池，熔池冷凝后形成堆焊层的工艺方法（亦称等离子喷焊、PTA焊）。受到压缩的转移型等离子弧，具有电弧稳定、弧柱挺直、温度高、热量集中、良好保护气氛和电弧特性可控性好等突出的优点。采用转移型等离子弧作热源进行堆焊，具有熔深可控、母材冲淡率低、焊道平整、成形尺寸范围宽、堆焊层硬度均匀、金相组织均一、易于避免质量缺陷、工件热影响区小、工艺稳定、堆焊过程自动化、堆焊材料范围广等一系列工艺上的优越性,是优质、高效、节材的先进堆焊方法。随着控制及焊接技术的进步,目前已发展到全数字化的PLC控制系统及工业电脑的PC控制系统, 配置触摸屏人机界面操作系统，使操作便捷、直观和更具人性化。在工艺参数显示上，由间接显示工艺参量的电压表发展到屏上显示直接物理量，并使工艺参数储存和可随时调用。在等离子堆焊枪、机械运转系统、供水系统的设计上亦有了很大的改进，提升了使用性能和可靠性。配置数码摆动器和弧压自动调节器等新部件后，使堆焊过程更加稳定,堆焊质量得以保证。 3 设备 3.1 结构与配置 （1）焊接系统 焊接系统关键是直流弧焊电源的配置及电流调节控制系统。配置先进的逆变式直流弧焊电源，效率高，节能，受外界干扰小，输出稳定，近于恒流输出特性。采用数字化电流调节系统，可以精细、精确设定焊接电流规范和设定输出特性，从而更能满足工艺要求，确保堆焊质量。 （2）控制系统 采用先进的数字化的控制系统,由具有数字运算功能的特殊功能型的PLC、电量传感器、步进电机等及触摸屏式人机界面操作系统组成的全数字化控制系统,除能对开关量编程,实现顺序控制外,突出的是通过数字量的设定和运算,实现对工艺参数的直接设定和通过运算得出工艺参数的计算值,而且工艺参数可以储存。操作系统通过视窗实现人机对话。发挥软件编程的作用,实现复杂的工艺控制要求，操控方便,功能强大,运转更可靠和稳定。由于采用的是数字化的控制系统,较容易的实现了工艺上的特殊要求,突出