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时间：2023-09-27

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，**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，不象丝较材料那样，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。
（6）堆焊过程自动进行，易于实现机械化和自动化操作，减轻劳动强度。

三、在阀门密封面制造上应用的优越性
　　在阀门密封面制造上采用PPW工艺代替手工电弧堆焊（或手工火焰堆焊），较能充分发挥PPW工艺的特点，而显现出*特的优越性。这是因为阀门密封面是阀门的“心脏”，阀门密封面的制造工艺和材料直接关系到阀门的质量和使用寿命，也关系到阀门的制造成本。对于阀门密封面要求有一本的因素之一。采用PPW工艺，其工艺特点正好是解决阀门密封面手工堆焊诸多问题的较佳方案，其**优越性有：
1、 由于可控制母材冲淡率，单层堆焊就能达到硬度均匀性和合金成分的要求，节省合金用量。
2、 尤其适合堆焊昂贵的钴基和镍基合金，喷焊层质量好，合金利用率高，不仅保证了质量而且降低了密封面制造成本。
3、 由于堆焊层成形好，表面平整光滑，可以较精确地控制成形尺寸，因而容易切削，减少机械加工工时。
4、 用铁基合金喷焊代替手工堆焊2Cr13不需要进行退火处理，省掉了退火—淬火的处理程序。
5、 生产效率高，是手工堆焊的3倍以上。
由于有上述的优越性，因而在阀门密封面的制造上采用PPW工艺，是优质、高效、低耗的制造方法，有显着的社会效益和直接的经济效益。
1、 堆焊材料成本
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，提高效率等显着的优越性。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。
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