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阀门密封面制造应用 PPW工艺的优越性及经济性分析 ? 武汉高力热喷涂工程有限责任公司 高捷? 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 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 　　等离子粉末喷焊（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 　　等离子喷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） 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）5-15%范围内，接近氧炔堆焊，而大大低于其他方式的堆焊。 （3）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） （5） （6） 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），最能充分发挥PPW工艺的特点，而显现出独特的优越性。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定的硬度范围和硬度的均匀性，要求有良好的耐擦伤性能和一定的耐腐蚀性，对合金的成分也有相应的要求。 对于量大面广的中温中压阀门和高压阀门，耐腐蚀阀门，其密封面制造基本上是采用合金堆焊。普遍采用的手工电弧堆焊，由于母材冲淡率高，单层堆焊达不到硬度和合金成分的要求，一般要堆焊2-3层。对高温高压阀和耐腐蚀阀门的密封面要求堆焊昂贵的钴基或镍基合金，采用手工堆焊，不仅材料利用率低，而且质量难以保证。手工堆焊成形很差，机械切削量大，这也是影响制造成本的因素之一。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最佳方案，其突出优越性有： 1、 由于可控制母材冲淡率，单层喷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、 尤其适合喷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、 由于喷焊层成形好，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，有显著的社会效益和直接的经济效益。 四、经济性分析 　　对于量大面广的中温中压阀（全国每年产量是数十万吨），目前制造厂大都采用简单易行的手工堆焊2Cr13。用PPW工艺能否代替手工堆焊2Cr13，关键在于能否降低密封制造成本。密封面制造成本主要由：（1）堆焊材料成本；（2）堆焊工时成本；（3）堆焊层机加工成本；（4）热处理成本等构成。现就这四方面分析经济性。 1、 堆焊材料成本 　　堆焊材料成本主要由堆焊材料的消耗量和材料的价格所决定。对于某一型号是规格的阀门密封面堆焊层的厚度、宽度是有设计要求的，堆焊材料的消耗量取决于堆焊合金的利用率。