截齿表面堆焊耐磨层 等离子堆焊工艺VS激光熔覆工艺

一.简介

截齿在采煤过程中存在着快速磨损失效问题。常见的截齿钢材硬度较低，耐磨性差，在实际使用中，由于截齿本体的磨损，导致高硬度的耐磨的硬质合金块脱落，使截齿失效。因此，需要通过堆焊（熔覆）合金耐磨层的方式提高截齿的综合抗损性能。实际上，合金层特性的改变，取决于所用材料成分、组织和性能的变化以及配套堆焊（熔覆）工艺的严格实施。目前，我司提供两种工艺，即等离子粉末堆焊（熔覆）工艺和激光粉末堆焊（熔覆）工艺，并有相关自动化设备供应市场。

二.设备情况

1.配置

（1）等离子粉末堆焊（熔覆）设备

标准的自动化等离子粉末堆焊（熔覆）设备包括等离子焊机、大功率冷却水箱、等离子焊枪、送粉器和截齿专用自动化机床。

（2）激光粉末堆焊（熔覆）设备

标准的自动化激光粉末堆焊（熔覆）设备包括大功率激光器、大功率制冷水箱、送粉器、激光熔覆枪和截齿专用自动化机床（激光专用）。

2.工艺对比

在合金材料上，不管是等离子工艺，还是激光工艺，都可以使用粉末型合金材料，而且也都可以适用于铁基、镍基（含镍基+碳化钨类）、金属陶瓷类合金粉末。**的区别是，理论上，激光工艺所需的粉末颗粒度要比等离子工艺稍细（但实际上大多数情况下可以通用）。

在合金层成型上，激光工艺的成型纹理细密而圆润度不足，等离子工艺的成型看起来足够圆润，但不像激光工艺那么细密。另外，在堆焊（熔覆）易氧化的材料上，激光工艺的氧化层要明显少于等离子工艺。造成这些现象的原因就是在同等功率条件下，等离子工艺的热转化效能要比激光工艺高，也就是等离子工艺输出热量高于激光工艺。

在合金粉末利用率上，等离子工艺的一次性合金粉末利用率最高可以达到90%以上，而激光工艺的一次性合金粉末利用率最高不超过70%。所以，等离子工艺的合金粉末利用率远高于激光工艺。在一些不可回收的材料上，等离子工艺要比激光工艺更省材料。但是焊截齿的合金粉末，大多数类型的都是可以回收再接着用的，因此在此不做更多比较。

       在合金层性能上，同种类型的材料，使用激光工艺做出来的合金层硬度指标明显要略高于等离子工艺。

       在常见的耗材成本上，等离子焊枪的配件价格比激光熔覆枪的配件价格低。因此同样单位时间，激光工艺的使用成本普遍比等离子工艺高。

       在生产效率上，等离子工艺，以常见的顶端直径30mm左右的截齿为例，连同上下料时间，保守的情况下，一个小时能完成20多个截齿，一天八小时工作时间不间断，一套设备能完成160个到200个截齿的工作量。当然，根据材料情况，实际的速度还可以再调整快些。目前，等离子工艺能做到最快效率是每分钟1个（不含上下料）。激光工艺跟等离子工艺在生产效率上相比相差无几。

       总之，两种工艺各有各的优势，使用方可以结合自己的实际诉求进行设备选型配置。

三.设备实物和焊后效果图

1.实物图

截齿类等离子自动堆焊设备                         截齿类激光自动熔覆设备

2.效果图

等离子堆焊截齿效果                                    激光熔覆截齿效果

四.合金材料选择

1.材料的规格选型

       不管是等离子工艺还是激光工艺，所需焊材均为粉末型合金焊材。材料易选用球形或者类球形堆焊（熔覆）工艺专用合金粉末。材料本身的牌号都可以通用，只是理论上，等离子工艺所需的材料颗粒度为100-300目，激光工艺所需的材料颗粒度为200-400目，也就是说，理论上，激光工艺所使用上粉末材料要比等离子工艺偏细些。但是实际上，我司的设备可以做到二者通用。

2可适用的材料类型

       通常市面上常见的铁基、镍基、钴基、碳化钨类、金属陶瓷类材料，等离子工艺和激光工艺都能做。就煤矿用截齿类工件而言，之前通常采用铁基（含铁基+碳化钨）合金、镍基（含镍基+碳化钨）合金做耐磨层，效果都很好。只是相比较下，镍基材料的耐磨层使用寿命普遍比铁基材料的耐磨层使用寿命高。当然，材料价格上，镍基的要更高些。

       当前行业内开始流行堆焊（熔覆）金属陶瓷类合金粉末材料，这种材料硬度高（普遍都在HRC60以上），市面上反馈信息是，其耐磨性能和耐冲击性能都优于镍基+碳化钨类合金粉末材料。价格上，金属陶瓷类合金粉末材料要比镍基+碳化钨类合金粉末材料低一些。只是缺点在于，该种类型的材料，熔点高，不是太好熔，需要用高热量才能熔成型，因此可能要增加些许电费成本。