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365体育备用网址之粉末等离子弧堆焊技术在冶金行业的应用及装备进展
编辑:365bet官网   时间:2017-05-08

365体育备用网址之粉末等离子弧堆焊技术在冶金行业的应用及装备进展

许多冶金工具都要承受高温下的磨损、擦伤和热疲劳,硬面堆焊的合金体系更显得重要。采用粉末等离子弧堆焊工艺,为研制和应用采用新的合金体系提供了方便,下面列举一部分应用实例。

1)冶金辊表面堆焊

采用粉末等离子弧堆焊工艺,在冶金辊表面堆焊硬面高合金,这是一项新应用的探索,目的在于选择更适宜的合金体系,提高辊面的使用寿命。粉末等离子弧堆焊工艺为性能优异的复合材料的应用提供了口径和方便。对于常用的合金体系,例如2Cr13,由于有极好的抗裂性和较好的综合性的抗磨损性能,因此在冶金辊的堆焊上用得广泛。用粉末等离子弧堆焊工艺堆焊2Cr13,很方便的通过添加强化元素,提高其使用性能,这是别的工艺方法难以做到的。

2)无缝钢管顶头堆焊

无缝钢管顶头是大量消耗的易损件,在顶头顶部堆焊高温钼基合金,可显著提高使用寿命,利用粉末等离子弧堆焊工艺可以熔化高熔点合金的特点,可配制和堆焊含钼量高的高温合金。自动化的堆焊机也确保堆焊质量和提高生产效率。

对于大口径钢管顶头,也可以通过堆焊的方式制造双金属复合顶头,代替昂贵的钼顶头。粉末等离子弧堆焊工艺更适宜这方面的要求。

3)输送滚轮表面堆焊

冶金机具中输送钢料或线材的滚轮也是品种繁多消耗量大的易损件,采用粉末等离子弧堆焊工艺,堆焊含高温强化相的复合材料,是提高使用寿命的有效途径,用以代替昂贵的整体硬质合金。

3 焊接系统的新进展

传统的粉末等离子弧堆焊技术,指的是中等功率等离子压缩电弧,用自熔性合金粉末作填充料。随着这项技术的发展,首先在等离子弧热源的应用上有了扩展,形成了新的焊接系统,新的进展主要有:

1)大功率等离子弧堆焊系统

研发大功率等离子弧堆焊系统,目的在于提高生产效率,解决大面积堆焊问题。现在该系统巳研制成功并开始应用。大功率等离子弧堆焊系统,转移型等离子弧的额定电流超过400A,焊枪使用功率超过20kVA。大功率等离子弧堆焊系统,熔敷率和粉末利用率明显提高。

2)微等离子弧堆焊系统

研发等离子弧堆焊系统,目的在于解决小工件精细堆焊问题。现在该系统巳研制成功并开始应用。微等离子弧堆焊系统,转移型等离子弧的额定电流不超过60A,焊枪使用功率不超过2kVA,微等离子弧堆焊系统,精确性明显提高。

3)脉冲等离子弧堆焊系统

研发脉冲等离子弧堆焊系统,目的在于控制热量过渡,有效解决熔池热量控制问题,获得高质量堆焊层。现在该系统巳研制成功并开始应用,突现其优越性。

4)高能量等离子弧堆焊系统

所谓高能量等离子弧堆焊系统,是提高等离子弧的能流密度,除了改变压缩孔道参数外,在工质气中要加入一定量的氢,以提高等离子弧的热焓值。

5)粉丝联合等离子弧堆焊系统

采用粉丝联合等离子弧堆焊系统,发挥了两种不同形态填充料的优点,提高生产效率。

4 新的设备组成系统

粉末等离子弧堆焊设备由焊接系统、控制系统、焊枪空间定位与运行系统、工件运转系统等部分组成,各系统结构型式及核心或关键部件的配置,决定了发展的技术水平,如表1 所列,目前新的设备组成系统从整个发展进程看,已进入第三代和第四代,即全数字化工艺控制系统和计算机数控运行系统,这和国际上的先进设备体系处于同一技术层面上。以下先容新系统各组成部分的特点。

1)焊接系统的电源配置

焊接系统的主要部分是弧焊电源的配置和调流系统,新的系统采用性能稳定和节能的逆变焊机,通过PLC 控制系统实现数字化调流,实现恒流输出和可以设定输出电流特性。

2)大功率焊枪及特种焊枪

现在已研发出多种有应用针对性的新枪型,在结构上多采用喷射式外送粉,在结构上较好的克服了“堵粉、”“结珠”、“漏水”、“爬弧”、“双弧”等易出现的工艺故障。在焊枪特殊性能上,研发成功微弧精密型和大功率高效型等离子堆焊枪,为扩大应用领域创造了条件。

3)数字化工艺控制系统

数字化工艺控制系统为推动粉末等离子弧堆焊技术的进步起了很大的作用。工艺控制系统硬件配置的特点,是采用特殊功能型PLC 系统和采用步进电机驱动系统,特别是采用了触摸屏人机界面操作系统,实现了人机对话和直接物理量的单位设定和显示,使整个工艺操作系统改变了面貌,控制更精细,操作更便捷。步进电机驱动系统可以精确定量,从而使工艺参数的控制更加精细和准确,并可实现定量控制功能,如通过自动调高实现弧压稳定。

4)数控运行系统

开发了具有数控运行系统的粉末等离子弧堆焊设备,这是控制功能更先进的堆焊系统,划为第四代机型。数控运行系统的硬件配置多采用工业控制计算机,通过编程App实现数控运行。为操作方便,采用CAD 作图方式设定运行轨迹,通过App自动转换成G代码,免去编程操作。数控运行系统和PLC 数字化工艺控制系统两者结合,组成完整的控制系统。对更新的数控系统,采用全计算机控制系统,在计算机里包含了工艺控制系统插件和App,由电脑屏显示工艺参数和数控运行参数。

5)大型精密操作机械

粉末等离子弧堆焊技术的水平提高和应用的扩大,还表现在开发出大型精密操作机械,例如: 大型立式操作机(高4m)和大型变位机(转盘直径3m)组成的大型蝶阀密封面堆焊机;轨道长6m的移动式龙门煤机槽板数控堆焊机;长4m、宽2m、高2.5m一体式高架龙门数控堆焊机;可以堆焊?800×4m大型辊面堆焊机等等。大型精密操作机械配置大功率堆焊系统及数字化工艺控制系统,使粉末等离子弧堆焊技术的应用扩大到大型工件,从而开僻新的应用领域。


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