等離子堆焊技術的原理
等離子粉末堆焊是以等離子弧作為熱源，應用等離子弧產生的高溫將合金粉末與基體表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴散、凝固，等離子束離開后自激冷卻，形成一層高性能的合金層，從而實現零件表面的強化與硬化的堆焊工藝，由于等離子弧具有電弧溫度高、傳熱率大、穩定性好，熔深可控性強，通過調節相關的堆焊參數，可對堆焊層的厚度、寬度、硬度在一定范圍內自由調整。等離子粉末堆焊后基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結合強度高；堆焊層組織致密，耐蝕及耐磨性好；基體材料與堆焊材料的稀釋減少，材料特性變化小；利用粉末作為堆焊材料可提高合金設計的選擇性，特別是能夠順利堆焊難熔材料，提高工件的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性。等離子粉末堆焊具有較高的生產率，美觀的成型以及堆焊過程易于實現機械化及自動化。
離子弧是屬于高溫高能束流，電弧溫度可達30000℃，功率密度在1.5×102～1.6×104W/mm2。高壓縮程度的等離子弧用于焊接、切割和噴涂時，其效果可與激光、電子束方法相比；而較低壓縮程度的堆焊等離子弧，是一種壓縮性可調的柔性等離子弧，它既可以實現堆焊對高速熔敷的需求，又可以滿足低稀釋率的條件，同時還不易產生雙弧，成為理想的堆焊熱源。
等離子堆焊材料的主要形式是粉末。由于粉末的化學成分可靈活變化，因而與采用絲材的其它堆焊方法相比，等離子堆焊層的成分和性能更容易調整。等離子堆焊中常用的粉末材料是自熔劑合金粉末。這是一種自身具有熔劑作用的合金粉末，在熔敷堆焊時不需外加焊劑，合金本身就具有脫氧、造渣和改善潤濕性等作用。在使用過程中，亦可以將兩種或兩種以上不同類型的粉末（其中一種可以是硬質相）按一定比例機械混合，以獲得具有另一種成分和性能的堆焊合金粉末，為了快速獲得某種性能的合金，這種方法也經常在實驗中使用。堆焊層的稀釋率是反映一種堆焊方法特征的主要指標之一。稀釋率的大小直接影響了堆焊層的成分和金相組織，并決定了表面堆焊層的性能。利用等離子堆焊熱源可控性好的特點，堆焊采用自熔劑合金粉末時，可以將基體金屬對堆焊層的稀釋率控制在很低的范圍內，如3～7%。若使用反極性等離子堆焊方法可獲得更低的稀釋率。但是，過低的堆焊稀釋率，如3%以下，在常規部件的整個熔敷界面上難以保證，而且要承擔出現未熔合缺陷的危險。
等離子粉末堆焊的熔敷效率是指在堆焊過程中，熔敷金屬與使用的粉末材料的質量百分比，它反映了堆焊材料的利用率。熔敷效率的大小直接關系到等離子堆焊的生產成本（特別是堆焊價格很高的粉末合金時）。等離子堆焊的熔敷效率一般在80～95%左右，某些條件下熔敷率可以達到95%以上。熔敷速度是指單位時間內有效熔敷堆焊合金的質量，新資料顯示，等離子粉末堆焊的熔敷速度可達到12.5 kg/h或更高。
綜上所述，等離子堆焊具有能力密度可控、堆焊粉末材料廣泛以及堆焊層稀釋率低等優點，越來越受到重視，但與埋弧焊等相比還具有一些缺點。因此，如何發揮堆焊技術的優越性以獲得**、低稀釋率的堆焊層，已經成為國內外堆焊技術研究的方向之一。
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