(1).

繼電器控制-可控硅調速階段:在上世紀六、七十年代設備系統處于這一階段。這一期間等離子電源多采用磁放大器式硅整流電源,驅動電機多采用直流伺服電機,先進的采用可控硅調速,落后的采用調壓器調速。繼電器控制的設備系統可靠性、穩定性、精確性差。

(2).簡易的可編程順序控制器應用階段:

在上世紀八十年代末期至九十年代,PLC(可編程控制器)開始應用于設備控制系統,雖然只是順序控制,但大大簡化了硬件系統,提高了系統的可靠性。這一期間國外等離子電源已開始采用逆變焊機,國內仍采用硅整流焊機,其他方面亦變化不大。

(3).數字化控制系統階段:進入二十一世紀后,控制技術有了飛速的發展,由于PLC由開關量的順序控制發展到有特殊功能的模擬量的數字化控制,并采用了觸摸屏人機界面作操作界面,實現了具有智能化的直接物理量設定及顯示、工藝參數的自動計算及儲存等控制功能,形成了數字化的控制系統,使等離子堆焊設備系統大大提升了可靠性、穩定性、精確性以及具有人性化的操作界面。在等離子電源上也采用了性能優異的逆變式弧焊電源及數字化電流調節系統;在驅動動力上采用了可精確調速,動力特性更優越的變頻調速和步進電機驅動系統;在參數控制上采用了數碼弧壓自動控制器及數碼擺動器;在噴槍冷卻上采用了冷凍換熱循環供水系統;在等離子焊槍上采用了噴射式送粉及研發了大功率和精細焊槍,這一系列的技術進步使粉末等離子堆焊設備系統達到了國際先進水平,并為提高工藝技術水平創造了條件。

(4).工業計算機控制系統階段:隨著粉末等離子堆焊工藝應用范圍的擴大,以PLC為核心的控制系統在某些應用上已不能滿足要求,而采用工業計算機控制系統,即在數控加工中心的軟件基礎上,進一步開發出數控堆焊軟件，在實現CNC(數控)控制上優越性更突出,為粉末等離子堆焊工藝應用范圍的擴大和水平的提升創造了條件。

3．工藝控制

3.1主要工藝參數

主要工藝參數有：

（1）非轉移弧電流

非弧首先起過渡引燃轉弧的作用，并可作為輔助熱源加以利用。非弧的陽極在噴嘴孔道壁面上，電弧的大部分熱量傳給噴嘴，由冷卻水帶走，不利于噴嘴的冷卻，對堆焊過程穩定性不利。因此，堆焊過程中即或保留，電流規范也不宜過大，一般在50A以下。

（2）轉移弧電流

轉弧是堆焊的主要熱源，轉弧電流是關鍵工藝參數。在其他參數不變的情況下，隨著轉弧電流的增加，電弧功率增加，加熱熔化粉末及過渡到工件的熱量增加，熔池溫度升高，合金熔化得更充分，但熔深加深，增加了母材沖淡率。在設定好熔敷率后,要視熔池狀況，調整好轉移弧電流，以獲得最佳的堆焊質量。

（3）轉移弧電壓

當噴嘴的壓縮孔道長度及鎢極內縮長度確定后，轉弧電壓隨焊槍距離工件的高度幾乎成線性增加,選擇了轉弧電壓即選擇了弧長。可據工件對象和對熔敷率的要術選擇轉弧電壓,短弧堆焊利于電弧穩定和對熔池的保護;長弧堆焊利于提高電弧功率,增加熔敷率。

（4）送粉量

送粉量是指單位時間內由送粉器供給，通過焊槍送進電弧的粉量，一般用g/min表示。正常的堆焊狀態，轉弧電流和送粉量有正比關系,從而送粉量決定了熔敷率。送粉量受到焊槍性能，電源輸出功率等因素制約。對具體的工件，送粉量有最佳的選擇范圍。

（5）工件移動速度

工件移動速度亦稱堆焊速度，用線速度（mm/min）或轉速（r/min）表示。在焊道成形尺寸確定的情況下，工件移動速度和其他參數有對應關系。在其他參數不變的情況下，提高移動速度，焊道減薄，熔深減小。最佳堆焊狀態，應視具體情況調整參數之間的匹配關系。

（6）擺動參數

焊槍擺動是為了一次獲得較寬的焊道。擺動參數包括:

擺幅:焊槍往復移動的寬度,mm;

擺頻:每分鐘擺動的次數,次/min;

兩端仃留的時間。

采用數碼勻速擺動器,可設定以上參數。

（7）離子氣流量

離子氣是形成等離子弧的工作氣體，對電弧起壓縮作用。過大的離子氣流量會使電弧變“剛”，對熔池的穿透力增強，工件熔深增加。過小的離子氣流量，不足以維持冷氣壁效應，對電弧壓縮不利，危及電弧的穩定。氣流量應取決噴嘴孔徑大小和對電弧的壓縮性。一般根據孔道的截面積，流量在12-15L/mm2.h范圍內選取。

（8）送粉氣流量

送粉氣起輸送粉末作用，過大的送粉氣流量會對電弧干擾并造成粉末飄散；過小氣流量將造成堵粉現象，采用對稱噴射式送粉時，控制好送粉氣流量尤為重要，適宜的送粉氣流量可形成很好的噴射效果。

（9）保護氣流量

保護氣對熔池起保護作用，在形成良好保護氣罩的情況下減少氣耗量。

3.2工藝控制的技術進步

隨著設備系統的技術進步,粉末等離子堆焊在工藝控制上有了大幅度提升，主要有以下方面：

（1）工藝參數設定和控制的智能化、直接物理量化。

由于采用了IGBT逆變式弧焊電源、數字化的控制系統及人機界面操作系統,以及配置帶智能功能的編程軟件,實現只要鍵入工件堆焊面和焊道的幾何尺寸,設定熔敷率或堆焊速度,就自動給出相匹配的工藝參數,且顯示直接物理化,使工藝操作十分便捷和直觀。

（2）工藝參數設定和調節的精細化和高穩定性。

由于單個工藝動作都引入了數碼控制,如送粉、擺動、轉弧弧壓控制等,因而可精細設定和調節工藝參數,并可根據工藝控制的需要,增加特殊的控制功能,如為保證園環焊道搭接質量,采用送粉遞增和遞減控制;轉弧衰減過程擺動幅度亦配合衰減等,有效的避免了熄弧部位的縮孔。采用了轉弧電壓自動穩定的數碼控制,使轉弧電壓自動穩定,精度控制在±0.5V。這些控制功能大大提升了工藝水平。

（3）焊槍定位系統采用步進數控或三維數控。

焊槍的空間定位也是工藝控制的重耍方面,以往是由肉眼觀察或標尺手動調節定位,通過采用步進電機驅動或數控(CNC)定位系統,焊槍空間定位可以按座標設定,實現精細、精確和便捷的控制。

（4）專用程序軟件的開發應用。

先進的編程軟件提升了工藝水平和整機性能。

（5）采用新型結構的大功率等離子弧焊槍。

新槍型在密封性、對中性、絕緣性上有很大的提升。冷卻效果好,電弧穩定,“剛”“柔”適中,噴嘴壽命長。在粉路上采用了對稱噴射式送粉,克服了以住在粉末等離子堆焊中易出現的“結珠”“雙弧”等故障。

（6）增強焊槍冷卻效果。

由于配置冷凍式換熱系統，將水溫降低到室溫以下的設定溫度，再通過水泵增壓供給焊槍，這樣進入焊槍的冷卻水總是維持在設定的溫度范圍內，不受環境溫度的影響，因而對焊槍有良好的冷卻效果。

4．應用示例

4.1應用分類

粉末等離子堆焊工藝已應用于工業制造業的多個領域,主要目的在于獲得有特定性能(耐磨、耐蝕、耐溫等性能)的合金硬面層。從應用角度有以下分類:

（1） 按工件堆焊面的幾何形狀分類。

主要分為:園平面、園錐面、園柱面、園柱螺旋面、平面線段或平面等。針對不同類型的工件,在工藝控制程序上有所區別。對于復雜的平面線段(連續或不連續的直線段或曲線段),要實現全自動堆焊,就要采用數控系統。對同一類型工件,在幾何尺寸上相差甚大者,則要選擇相適應的機型。

（2） 按工件所屬的制造行業分類。

根據目前的應用情況,主要有:閥門制造行業、氣門制造行業、冶金軋制工具制造行業、石油機械行業、煤礦機械行業、電力機械行業等等。隨著應用范圍的擴大，將會有更多的制造行業在產品的修造中采用粉末等離子堆焊技術。

4.2在閥門制造行業的應用

粉末等離子堆焊工藝在我國閥門制造行業成功的推廣應用已有四十余年的歷史，主要用于密封面堆焊鈷基、鎳基、鐵基硬面合金。對于高溫高壓閥門或耐腐蝕閥門，密封面堆焊鈷基或鎳基合金，具有優質、高效、節材、工藝穩定、勞動強度低等突出的優越性。對于量大面廣的中溫中壓閥門（閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥等）,采用已研制成功有良好工藝及使用性能的鐵基合金粉末堆焊,代替手工堆焊2Cr13,使耐擦傷性能成倍提高,大大延長了閥門使用壽命,而且降低了綜合的密封面制造成本,有顯著的社會效益和企業經濟效益。隨著我國閥門制造業的飛速發展和對品質的不斷提升,密封面制造工藝技術及其裝備愈益顯得重要,

粉末等離子堆焊工藝技術更顯其優越性。

用于閥門密封面堆焊的數字化控制的粉末等離子堆焊機,機型有多種,可滿足不同類型和規格閥門堆焊的耍求,設備性能已達到國際先進水平,操作便捷。

陳經理 13651967323