堆焊工艺特点详解

堆焊是一种特殊的焊接方法，大多数熔焊方法都可用于堆焊。但堆焊的目的是通过在母材表面获得堆焊层来改善母材表面的性能或赋予母材表面一定的形状和尺寸。所以堆焊又具有许多的自身特点。

1.焊条电弧堆焊

焊条电弧堆焊是手工操作堆焊焊条在电弧作用下熔化并在母材表面形成堆焊层的堆焊方法。铁基、镍基、钴基、铜基等常用的堆焊材料都可以采用焊条电弧堆焊。

（1）特点及应用 焊条电弧堆焊设备简单、操作灵活、成本低、适宜于现场堆焊，可在任何位置焊接。因此，焊条电弧堆焊是目前主要的堆焊方法之一。但焊条电弧堆焊生产效率低、劳动条件差；焊条参数不稳定时易造成堆焊层合金的化学成分和性能发生波动。因此，对操作者的技术要求较高。

焊条电弧堆焊的电弧温度较高，能量比较集中，工件变形较小，熔覆速率较高，但熔深较大，稀释率高，为保证堆焊层的使用性能，一般要堆焊2～3层，但多层堆焊会增加开裂倾向。焊条电弧堆焊主要用于堆焊形状不规则或机械化堆焊可达性差的工件。例如，载重汽车发动机曲轴、推土机刃板、压路机链轮、水轮机叶片、船舶螺旋桨、冷（热）轧辊、内燃机排气阀、阀门密封面等零部件的制造或修复，都可采用焊条电弧堆焊技术。

（2）堆焊工艺 堆焊前应对堆焊材料进行烘干处理，以减少熔池及堆焊层中的氢，防止产生气孔和冷裂纹。烘干处理要严格按照焊条说明书的规定进行。烘干温度过高时，药皮中的某些成分会发生分解，降低保护效果；烘干温度过低或时间不够时，则受潮焊条的水分去除不彻底，仍可能产生气孔或延迟裂纹。一般酸性焊条需在70～150℃烘干1～2h，碱性低氢型焊条需要在350～400℃烘干1～2h。对于氢含量有特殊要求的低氢型焊条，堆焊前在450℃下保温2h，烘干后放在100～150℃的恒温箱内，随用随取，若在常温下放置时间超过4h，则应重新烘干。

焊条电弧堆焊时根据焊条药皮的类型选择焊机的种类和极性，低氢钠型焊条采用直流反接，以保证电弧燃烧稳定；低氢钾型焊条和钛钙型焊条推荐用直流反接；石墨型焊条建议用直流正接，这时稀释率较低，熔覆效率较高，堆焊层质量较好，也可选择交流电源，但此时电弧稳定性较差，功率因数较低。

焊条电弧堆焊一般通过调节焊接电流、电弧电压，焊接速度、运条方式及弧长等工艺参数控制熔深以达到降低稀释率、维持电弧稳定、保证堆焊层质量均匀的目的。另外，电流过大、电弧太长还会增加合金元素的烧损，电流小、电弧短对合金元素过渡有利。为了减少气孔和避免熔合不良缺欠，常采用焊条前倾、电弧向后吹的方式。

焊条电弧堆焊最易产生的缺欠是裂纹，防止裂纹的措施是焊前预热和焊后缓冷。裂纹倾向与堆焊金属的碳含量和合金元素的含量有关，对碳钢和低合金钢材料，预热温度根据堆焊材料的碳当量进行估算。根据碳当量确定的预热温度见表14-11。

表14-11堆焊材料与预热温度的关系

预热温度还与工件的材质、刚度大小及堆焊厚度等有关。一般工件的碳含量和合金元素含量越高，工件的刚度越大，堆焊层越厚，所需的预热温度越高，但对于有些焊接材料或母材，预热温度过高可能导致塑性和韧性降低，劳动条件也会恶化。有时也可用碳含量较低、硬度适中的过渡层来降低预热温度或取消预热。整体预热一般在炉中加热，局部预热可以采用火焰或红外线加热。

2.埋弧堆焊

埋弧堆焊是电弧掩埋在颗粒状焊剂下面，焊丝和焊件之间引燃电弧，使焊件、焊丝和焊剂熔化。金属和焊剂蒸发形成的气体形成气泡，电弧在气泡内燃烧，而气泡上面覆盖了一层焊剂熔化形成的熔渣，熔池受到熔渣和气泡的保护，很好地隔离了空气与熔池的接触，而且使弧光辐射不能散射出来，同时避免了飞溅。电弧向前移动时，电弧力将液态金属推向熔池后方，在随后的冷却过程中，这部分金属凝固形成堆焊层，而熔渣凝固成渣壳。熔渣不仅对堆焊金属起到机械保护作用，而且还参与熔池的冶金反应，对堆焊金属起到合金化的作用。图14-25是埋弧堆焊示意图。

（1）特点及应用范围 埋弧堆焊电弧在焊剂下燃烧，既无弧光辐射，又没有飞溅，因此，埋弧堆焊的生产条件优于其他电弧堆焊方法，操作人员不必进行专门的防护。埋弧堆焊时采用大电流，通常为300～500A；有时高达900A，因而熔覆速度大，生产率高。埋弧堆焊的机械化和自动化水平高，因而堆焊层的性能稳定，成形美观，极少产生气孔、夹渣等缺欠。埋弧堆焊特别适合大面积堆焊，但埋弧堆焊的设备较大，移动不方便，焊剂使用前要干燥、储存较困难，不利于现场堆焊。

图14-25 埋弧堆焊示意图

1—焊剂 2—焊丝 3—电弧 4—熔池 5—熔渣 6—焊缝 7—工件 8—焊缝

与其他电弧堆焊方法相比，埋弧堆焊由于熔渣的隔热和热辐射损失小，传入工件的热量较多，因而稀释率也较高，为了获得成分和性能均能满足要求的堆焊金属，经常需要堆焊2～3层。堆焊时工件温度梯度大，易引起开裂，因此常需要采取预热和缓冷措施，但预热温度过高可能造成脱渣困难。埋弧堆焊的熔池较大，颗粒状焊剂一般只适合于水平位置的堆焊，对圆柱形及大平面的工件堆焊较合适，不太适合堆焊小零件。

埋弧堆焊是应用最广泛的电弧堆焊方法之一，在大直径容器内壁堆焊不锈钢耐蚀层、轧钢机各类轧辊上堆焊耐磨层以及大面积堆焊制造双金属板等方面得到了广泛应用。埋弧堆焊用堆焊材料有碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢以及某些有色金属，如镍基合金、铜基合金等。

（2）堆焊工艺 由于埋弧堆焊采用的焊丝直径较粗，电弧具有水平的静特性曲线，所以一般选用具有下降外特性的焊接电源。埋弧堆焊的电源可以是交流电源，也可是直流电源或交直流并用。直流电源用于小电流堆焊或合金钢的自动埋弧堆焊，为降低稀释率和提高堆焊熔覆速度，宜采用直流正接。交流电源用于大电流堆焊，堆焊熔覆速度和稀释率介于直流正接和直流反接之间。

埋弧堆焊电极有单丝、多丝、带极等；电极的连接方式有串列、并列和串联电弧等类型。单丝埋弧堆焊适合于小面积堆焊或要求限制堆焊热输入的场合。为了减小稀释率可以采取下坡堆焊、提高电弧电压、降低焊接电流、减小堆焊速度、焊丝前倾及增加焊丝直径等措施。电极摆动也可以使焊道宽度增加、稀释率下降、相邻焊道的熔合质量得到改善。单丝埋弧堆焊所使用的焊丝直径多为1.6～4.8mm，焊接电流为160～500A，交流和直流电源均可以采用。

多丝埋弧堆焊有串列双丝双弧、并列多丝和串联电弧等多种类型。串列双丝双弧埋弧堆焊时，位于前面的电弧电流较小，后面的电弧则采用大电流，这样可以使堆焊层及热影响区的冷却速度缓慢，降低淬硬和开裂倾向。并列多丝埋弧堆焊时，可以加大电流，提高生产率，熔深较浅，有利于获得低稀释率。串联电弧堆焊时，电弧在焊丝之间燃烧，因而熔深更浅，稀释率更低，但为了保证两根焊丝都能均匀熔化，宜采用交流电源。

采用带极进行埋弧堆焊可以进一步降低稀释率、提高熔覆速度，且得到的堆焊层宽而平整。带极堆焊可以获得低于10％的稀释率。采用的带极厚度为0.4～0.8mm，有时也用厚度为1.5mm的带极。带极的宽度为30～120mm，当采用更宽的带极（如180mm）进行堆焊时，必须借助外加磁场控制电弧，以防止磁偏吹。若采用添加冷带极的双带极埋弧堆焊技术，可以使生产率提高2.5倍，而稀释率可以进一步得到降低。

埋弧堆焊工艺参数如焊接电流、电弧电压、堆焊速度都可以单独调节，力求在熔覆速度、稀释率和堆焊层成形等方面达到最佳状态，即实现高效、优质和低稀释率堆焊。堆焊电流加大，稀释率、熔深及堆焊层厚度均加大，提高堆焊速度也会导致稀释率增加，电压对稀释率的影响不明显。焊机的机头与工件的距离对熔深和稀释率有很大影响，若工件表面不平整，或者机头高度定位不准确，都会导致稀释率不稳定，严重时可能产生熔合不良。

埋弧堆焊不锈钢的典型焊接参数见表14-12。

表14-12埋弧堆焊不锈钢的典型焊接参数

埋弧堆焊最常见的缺欠是气孔和夹渣。焊剂吸潮可能导致气孔，特别是使用回收焊剂时更加突出，采用真空式焊剂回收装置可以有效分离焊剂与尘土，降低气孔形成倾向。堆焊时焊剂覆盖不充分可能使电弧外露，空气可能被卷入到熔池中导致气孔，当堆焊小直径的环形焊缝（小直径轧辊等）时容易出现这种现象，应当采取措施防止焊剂散落。电弧磁偏吹也能导致气孔，特别是直流电弧堆焊时这种现象更容易发生，为了减少磁偏吹的影响，应尽可能选择交流电源，工件上焊接电缆的连接位置尽可能远离焊缝的终端。埋弧堆焊时夹渣除了与焊剂的脱渣性有关外，还与堆焊工艺有关，平而凸的焊道脱渣容易，不易产生夹渣。

3.气体保护电弧堆焊

（1）钨极氩弧堆焊 钨极氩弧堆焊是在氩气保护下，利用钨极与工件之间产生的电弧热熔化堆焊材料和工件表面形成堆焊层的方法。堆焊设备包括电源、引弧及稳弧装置、供气系统、水冷系统和控制系统及焊枪等部分。

1）特点及应用范围。钨极氩弧堆焊电弧稳定，即使在很小的电流（＜10A）下也能稳定燃烧，适合于精密堆焊。氩气对母材和堆焊熔池的保护效果好，有利于含活性合金元素堆焊材料的堆焊，以及在易氧化的母材（如有色金属、不锈钢等）上堆焊。热源和堆焊材料可以分别控制，热输入易调节，可在各种位置下堆焊。由于填充材料不通过电流，因此不会产生飞溅，焊缝成形美观。钨极氩弧堆焊熔覆速度较低，但浅熔深有利于获得低的稀释率。另外，钨极的电流承载能力较差，过大的电流可能导致钨极熔化或蒸发，进入熔池的钨微粒可能污染堆焊金属。

钨极氩弧堆焊的能量密度较高，一般不必对工件预热，工件的变形小，但稀释率比火焰堆焊时高，在一些大型工件或者焊接性较差的母材上堆焊时，可以用钨极氩弧堆焊代替火焰堆焊。如用钛作稳定剂的不锈钢件、含铝的镍基合金零件、不允许增碳的材料、或火焰堆焊时易蒸发的材料等。

钨极氩弧堆焊层的质量较好，适于堆焊尺寸小、质量要求高、形状复杂的工件。如在汽轮机叶片上堆焊很薄的钴基合金，既可以减少钴的氧化烧损，又可保证较低的稀释率。

2）堆焊工艺。钨极氩弧堆焊要求采用具有陡降或恒流外特性的电源，以减少或排除因弧长变化而引起的电流波动。原则上钨极氩弧堆焊使用的电流可以是直流正接、直流反接和交流三类，但一般推荐用直流正接，以防止钨极发热量大造成钨极的熔化以及污染堆焊金属，如果需要在铝合金、镁合金和铝青铜等易氧化的金属上堆焊时，为了利于氧化膜的去除和避免钨极过热，可以采用交流钨极氩弧堆焊方法。

钨极氩弧堆焊所采用的堆焊材料有丝状、管状和铸条状，采用丝状堆焊材料，易实现自动化。自动堆焊时一般工件不动，焊枪移动，有利于在大工件上进行堆焊。依靠焊接参数的严格控制，如焊接电流、堆焊速度、送丝速度、焊枪的摆动等，能够获得高质量和重复性好的堆焊层。

氩弧堆焊的填充焊丝要均匀地加入熔池中，不能扰乱氩气流。焊丝端部应始终处于氩气保护区内，以免氧化。堆焊即将结束时应多填充焊丝，然后慢慢拉开电弧，直至熄弧，以防止产生过深的弧坑。堆焊完毕和切断电弧后，不应立刻将焊炬抬起，必须在3～5s内继续送氩气，直到钨极及熔池区稍冷却后再停止输送氩气，并抬起焊炬。若气阀关闭过早，会引起炽热的钨极及堆焊层表面氧化。

用衰减电流的办法控制堆焊焊道末端的凝固速度可以有效地预防弧坑处产生缩孔和裂纹缺欠。采用摆动焊枪、脉冲电流、小电流堆焊等办法可以使堆焊稀释率显著降低。为了提高熔覆速度且不显著增加稀释率，可以用电阻热预热填充焊丝。当堆焊含硬质相的复合堆焊材料时，为了降低碳化钨等硬质相的熔化和分解，可以先用钨极氩弧熔化母材的表面，随后将含硬质相的复合堆焊材料填加到熔池中，或者将碳化钨等硬质合金直接填加到母材的熔池中，依靠母材表面熔化的金属将碳化钨等硬质颗粒粘结在母材表面，这些措施可以保证获得在母材表面均匀分布的硬质颗粒堆焊层。

（2）熔化极气体保护电弧堆焊 熔化极气体保护电弧堆焊用的气体有CO₂、Ar及混合气体，CO₂气体保护电弧堆焊成本低，但堆焊质量较差，适合堆焊性能要求不高的零件。自保护电弧堆焊采用专用药芯焊丝，堆焊时不需外加保护气体。熔化极气体保护电弧堆焊设备简单、操作方便，并可以获得多种成分的堆焊合金。

1）实心焊丝堆焊。实心焊丝气体保护堆焊采用CO₂气体或CO₂＋Ar混合气体，具有较高的熔覆速度，但稀释率也较高（15％～25％）。由于高合金成分焊丝的拉拔受到限制，实心焊丝气体保护堆焊主要用于合金元素含量较低、金属与金属摩擦磨损类型的零件表面堆焊。对于合金元素含量较高的堆焊合金，可采用药芯焊丝气体保护堆焊工艺。

CO₂气体保护堆焊是采用CO₂气体作为保护介质的一种堆焊工艺。CO₂气体以一定的速度从喷嘴中吹向电弧区形成了一个可靠的保护区，把熔池与空气隔开，防止N₂、H₂、O2等侵入熔池，提高了堆焊层的质量。

目前采用低碳低合金钢焊丝，如H08Mn2SiA、H10MnSi、H04Mn2SiTiA、H08MnSiCrMo等焊丝的CO₂气体保护电弧堆焊应用广泛。采用CO₂气体保护焊，在自动送进H08Mn2SiA焊丝的同时，向熔池送入YG8（WC92％、Co8％，质量分数）合金粉末，可得到WC＋α固溶体的堆焊层，如图14-26所示。

图14-26 外送颗粒合金的CO₂气体保护堆焊(www.xing528.com)

CO₂气体保护堆焊的主要优点是：堆焊时对工件表面的油、锈不敏感，堆焊层质量稳定，堆焊层硬度高，生产效率高且成本低，不需要清渣，CO₂气体容易供应等。缺点是堆焊时飞溅大、合金元素烧损严重。

实心焊丝振动电弧堆焊是将工件夹持在专用机床上，以一定的速度旋转，堆焊机头沿工件轴向移动。焊丝一方面自动送进，同时以一定的频率和振幅振动，如图14-27所示。堆焊时不断向堆焊区加4％～6％碳酸钠溶液冷却。

图14-27 实心焊丝振动电弧堆焊示意图

1—堆焊工件 2—电感调节器 3—直流电源 4—焊嘴 5—弹簧 6—电磁振动器 7—压紧滚轮 8—焊丝盘 9—焊丝 10—送丝滚轮 11—减速器 12—送丝电动机 13—调节阀 14—水泵 15—沉淀箱 16—冷却液接盘

振动电弧堆焊实际上是等速送进焊丝自动电弧焊的一种特殊形式，焊丝端部相对于工件表面进行有规律的振动。堆焊过程很稳定、飞溅小，堆焊层厚度可控制在0.5～3.0mm。实心焊丝振动电弧堆焊的主要特点如下：

①采用细焊丝（直径1.0～2.0mm）、低电压（14～18V）、脉冲引弧和有规律的小熔滴短路过渡，能得到薄而均匀的堆焊层。

②电弧功率小，使工件变形小、熔深浅，堆焊热影响区小。

③在堆焊区加冷却液可以减小变形、硬化表面层和增加耐磨性、减小热影响区宽度和降低稀释率。

④堆焊过程自动化，生产效率高，劳动条件好。

这种方法适合于直径较小、要求变形小的旋转体零件（如轴类、轮类），目前已在农机、汽车、工程机械等修复工作中普遍应用。高铬不锈钢实心焊丝气体保护堆焊的焊接参数见表14-13。

表14-13高铬不锈钢实心焊丝气体保护堆焊的焊接参数

采用中碳或高碳钢焊丝，在使用冷却液堆焊时，堆焊层容易产生裂纹，这将大大降低零件的疲劳强度。为了改善堆焊层质量、防止裂纹、提高零件的疲劳强度，可采用加入CO₂气体、水蒸气、惰性气体、熔剂层等保护介质的振动电弧堆焊。

2）药芯焊丝堆焊。药芯焊丝气体保护堆焊是一种气体-焊剂联合保护的堆焊方法，堆焊时焊丝的药芯受热熔化，在堆焊层表面覆盖一层薄薄的熔渣。药芯焊丝堆焊可以采用自保护焊、气体保护焊或表面喷焊完成堆焊。药芯焊丝堆焊材料的品种十分丰富。药芯焊丝填充率可在10％～60％的范围内进行调整，只要通过调整药芯焊丝填充率和药芯合金成分，便可选择适合于各种场合的堆焊药芯焊丝。

用药芯焊丝堆焊，生产效率为焊条电弧堆焊的3～7倍，同时由于其高效率、低能耗、低劳动成本、高的材料利用率及质量好等，比焊条电弧堆焊具有明显低的综合成本。而实心焊丝堆焊材料需通过冶炼、轧制及拉拔等工序，它仅适于大批量且合金含量低的品种。对于合金含量高而批量少的堆焊焊丝，造价较高，无法与药芯焊丝相比拟。因此，表面堆焊药芯焊丝几乎可以替代绝大部分堆焊焊条及实心焊丝来完成堆焊。

药芯焊丝堆焊多采用直流平特性电源，小面积堆焊时可采用单丝堆焊设备，大面积堆焊或是为了改善热循环可选用多丝焊，用CO₂气体保护时采用直流正接。目前采用药芯焊丝、自保护焊丝的自动或半自动堆焊的应用已日趋广泛，主要应用在冶金设备、汽车、农机易磨损件的制造等。

（3）半自动自保护管状焊丝堆焊 不加保护气体的自保护药芯焊丝明弧堆焊，在国外应用很广，我国也有采用。其中半自动自保护管状焊丝堆焊用得较多。这种方法的突出优点是设备简单、方便灵活，并可堆焊多种成分的合金。

连续送丝堆焊工艺除了要有特殊的管状焊丝外，还应有相应的堆焊设备才能实现半自动堆焊工艺。半自动自保护管状焊丝堆焊方法采用的电源是一种用电动风扇冷却的、具有下降特性的普通硅整流电弧焊电源，负载持续率为100％时，焊接电流可达400A。对于连续焊接电流能达400A的下降特性直流电源（不管是旋转式的还是整流式的）都可采用。

半自动送丝机是自保护管状焊丝电弧堆焊的主要设备，其中还包括大功率空气冷却的焊枪。焊枪与送丝焊机之间用长度5m的导电软管相连。另外还附有远距离控制线路，以便于现场灵活操作。

送丝电动机的励磁电流是以电弧电压作为调节信号的。操作中电弧长度的改变（即电弧电压的变化）直接控制了送丝电动机的转速，从而自动地补偿电弧长度的变化，使电弧燃烧得以恢复正常状态。另外，在送丝系统中，还装有一个动力制动器。当电弧熄灭后，能马上使送丝电动机停止旋转，以保持焊丝一定的伸出长度。

管状焊丝盘装在焊机机壳内，这样能防止积灰，保证送丝系统清洁和导电良好。不锈钢自保护管状焊丝堆焊的焊接参数见表14-14。

表14-14不锈钢自保护管状焊丝堆焊的焊接参数

4.等离子弧堆焊

等离子弧堆焊是利用等离子弧作热源，将堆焊材料（焊丝、铸条或粉末）熔覆到母材上获得堆焊层的方法。焊接过程所采用的等离子弧有三种类型，即非转移型、转移型及联合型。堆焊过程一般采用联合型或转移型等离子弧作为热源。等离子弧堆焊有粉末等离子弧堆焊、填丝等离子弧堆焊等，容易加工成焊丝的堆焊材料均可用填丝法堆焊；对于成形困难的堆焊材料，可以将其机械混合成粉末，或用粉末冶金法制备成自熔性合金粉末，用粉末等离子弧堆焊方法进行堆焊；也可将堆焊合金预制成环状或其他形状，放置在零件的堆焊部位，用等离子弧加热熔化形成堆焊层。

（1）特点及应用范围 等离子弧的显著特点是电弧在机械压缩、磁收缩和热收缩作用下被强烈压缩，能量密度高，传热率和热利用率显著提高，所以熔覆速度快，熔深浅，稀释率低，工件的变形也小。等离子弧燃烧稳定，弧长变化对电流的影响小，容易保持电弧的挺度和方向性。等离子弧堆焊采用惰性气体作保护气，对熔池的保护效果好，钨极对堆焊金属的污染少，堆焊层的质量显著提高。

粉末等离子弧堆焊方法所能堆焊的材料种类多，如铁基、镍基、钴基合金，含碳化钨的复合堆焊合金甚至碳化钨颗粒等都能堆焊。粉末等离子弧堆焊广泛用于阀门密封面、发动机阀座、钻探工具、刃具及轧机导辊等零件的堆焊。填丝等离子弧堆焊方法有冷丝和热丝两种。填充冷丝的熔覆速度较低，主要用于各种阀门堆焊及小面积堆焊耐磨和耐腐蚀合金。热丝堆焊显著提高熔覆速度，特别适合大面积的自动堆焊，如压力容器内壁堆焊不锈钢、镍基、铜基合金等。

堆焊材料的送进和等离子弧的工艺参数可以独立控制，所以熔深和表面形状容易控制。改变电流、送丝（粉）速度、堆焊速度、等离子弧摆动幅度等就可以使稀释率、堆焊层尺寸在较大范围内变化。稀释率最低可达5％，堆焊层厚度为0.8～6.4mm，宽度为4.8～38mm。

等离子弧堆焊设备比较复杂，而且通常需用两个电源供电以维持转移弧和非转移弧，因此设备价格比较贵；堆焊过程消耗的气体量大，堆焊过程需要调整和控制的参数较复杂，故对操作技术要求也较高。等离子弧堆焊焊枪喷嘴的寿命较短，需经常更换。由于热梯度较大，为防止开裂，大尺寸工件堆焊时必须预热，而在预热的工件上长时间堆焊又将引起焊枪的过热，会破坏堆焊过程的稳定，因此也限制了等离子弧堆焊在大面积耐磨层堆焊中的应用。

（2）堆焊工艺 等离子弧堆焊时，常用Ar作保护气体；具有下降或陡降特性的电源均可以用于等离子弧堆焊；等离子弧堆焊时的电源极性为钨极接负极，工件和喷嘴接正极。

1）填丝等离子弧堆焊。冷丝堆焊时，便于拔制成焊丝的堆焊材料，一般均采用自动堆焊，如不锈钢和铜合金堆焊材料等，采用送丝机构，使堆焊过程自动化。拔丝困难的材料，如钴基合金、含碳化钨的复合合金等，可以铸成棒条，采用手工送丝进行堆焊。根据工件和堆焊层尺寸的要求，可以采用一根焊丝或多根焊丝并排送给，多根焊丝堆焊时等离子弧在摆动过程中加热熔化堆焊材料和母材表面形成堆焊层。冷丝堆焊在工艺和堆焊层质量方面较稳定，但熔覆速度较低。

采用热丝填充可以提高熔覆效率，用独立交流电源预热填充焊丝，并连续将其熔覆在等离子弧前面，随后等离子弧将它与工件熔合在一起。热丝等离子弧堆焊送进焊接区的焊丝是热的，且必须自动送进。用热丝的目的是提高熔覆速度和降低稀释率，热丝表面进行去氢处理，堆焊层气孔较少。双热丝等离子弧堆焊示意图如图14-28所示。

图14-28 双热丝等离子弧堆焊示意图

焊丝可以是实心的，也可以为管状的。通过调节送丝速度和预热电流，可以控制焊丝正好在等离子弧前熔化，而又避免打弧现象，工艺灵活性较大。双热丝等离子弧堆焊不锈钢的焊接参数见表14-15。

表14-15双热丝等离子弧堆焊不锈钢的焊接参数

2）粉末等离子弧堆焊。粉末等离子弧堆焊是将合金粉末自动送入等离子弧区实现堆焊的方法。各种成分的堆焊合金粉末制造比较方便，堆焊时合金成分的要求易于满足。堆焊工作易于实现自动化，能获得稀释率低的薄堆焊层，且平滑整齐，不加工或稍加工即可使用，因而可以降低贵重材料的消耗。适于在低熔点材质的工件上进行堆焊，特别是大批量和高效率的堆焊新零件更为方便。

粉末等离子弧堆焊机与一般等离子弧焊机大致相同，只是用粉末堆焊焊枪代替等离子弧焊机中的焊枪。粉末堆焊焊枪一般采用直接水冷并带有送粉通道，所用喷嘴的压缩孔道比一般不超过1。等离子弧堆焊时，一般采用转移弧或联合型弧。除了等离子气及保护气外，还需要送粉气，送粉气一般采用氩气。

粉末等离子弧堆焊焊接参数主要包括转移弧电压和电流、非转移弧电流、送粉量、离子气和送粉气流量、喷嘴与工件之间的距离等。转移弧是等离子弧堆焊的主要热源。在堆焊过程中，转移弧电压随堆焊电流的增加近似呈线性上升。在焊枪和其他参数确定的情况下，堆焊电流在较大范围内变动时，电弧电压的变化却不大。非转移弧首先起过渡引燃转移弧的作用。在等离子弧堆焊中，一种情况是保留非转移弧，采用联合型弧工作；另一种情况是当转移弧引燃后，将非转移弧衰减并去除。采用联合型弧工作时，保留非转移弧的目的是使非转移弧作为辅助热源，同时有利于转移弧的稳定。非转移弧的存在不利于喷嘴的冷却。非转移弧电流一般为60～100A，而作为联合型弧中的非转移弧电流应更小些，须根据转移弧电流大小适当选择。

送粉量是指单位时间内从焊枪送出的合金粉末量，一般用g／min表示。在等离子弧堆焊过程中，其他参数不变的情况下，改变堆焊速度和送粉量，熔池的热状态会发生变化，从而影响堆焊层质量。增加送粉量，工件熔深减小，当送粉量增加到一定程度时，粉末熔化不好、飞溅严重，易出现未焊透。在保证堆焊层成形尺寸一致的条件下，增加送粉量要相应地提高堆焊速度。为了使合金粉末熔化良好，保证堆焊质量，要相应加大堆焊电流，使熔池的热状态维持不变，以提高熔覆率。离子气的流量要根据喷嘴孔径大小、非转移弧和转移弧的工作电流大小来选择。喷嘴孔径大，工作电流大，气流量要偏大；离子气流量一般以300～500L／h为宜。送粉气主要起输送合金粉末的作用，同时也对熔池起保护作用，送粉气流量一般在300～700L／h范围内调节。

喷嘴与工件之间的距离反映转移弧的电压。距离过高，电弧电压偏高，电弧拉长，使电弧在这段距离内未经受喷嘴的压缩，而弧柱直径扩张，受周围空气影响使得电弧稳定性和熔池保护变差。距离过低，粉末在弧柱中停留时间短，不利于粉末在弧柱中预先加热，熔粒飞溅粘在喷嘴端面现象较严重。喷嘴与工件之间的距离根据堆焊层厚度及堆焊电流大小，在10～20mm范围内调整。