金屬零件或模具在使用過程中，表面常常會出現砂眼、劃傷、損傷等局部的缺陷，這些缺陷雖然小，但會對整個設備的使用造成很大的影響，甚至造成報廢。因此，對于金屬設備表面小缺陷的修復再生使用，一直有很高的期望，但由于自身精度要求及惡劣的使用環境使模具修復難度比較大。金屬設備修復后不僅必須保持原有設備的外形特征，而且對基體本身的結構不能影響太大。多功能金屬表面強化冷機不僅可以修補這些缺陷，滿足對金屬設備維修的要求，并且可以對金屬設備的表面進行強化，為金屬設備表面缺陷的維修提供了一種實用的新方法和新工藝。

一  基本原理

    多功能金屬表面強化冷補機就是利用正、負極尖端放電將電極材料以離子化的形態轉移并擴散至工件表面，改變金屬表面性質，并能進行堆焊及硬化被覆的金屬表面。因為工作物件接至負極，輸出頭接至正極，故在堆焊機輸出頭與工作物件接觸的瞬間，即產生尖端高頻放電作用，使極棒產生熔融狀態，極棒圓滑的高速旋轉，并加以隋性氣體(氬氣)的屏蔽及保護作用(避免冶金轉移的金屬微粒與空氣接觸，產生氧化、碳化而影向堆焊品質)而將等離子化的金屬微粒轉移到工作物件表面的一種最新修補工藝。

由于冶金轉移所產生的輝光及塊端放電作用，使電極材料離子化成為高溫、高濕的金屬微粒在瞬間轉移到工件表面時向下擴散及滲透(類似電擊作用)形成堅固接合的擴散層，并與母材緊密結合在一起。

冶金轉移的時間相比較放電時間間隔，約有10—100倍的比值差距，所以其產生的熱量無法在工件內部囤積，故不會造成“高輸入熱量影向效應”，例如：熱應力集中、熱硬化、熱變形、延晶龜裂、周圍碳化、退火、砂孔或冷縮熱脹的框線等不良問題的產生。

二 技術特點

1、容易操作，易于掌握。

2、可以對大型設備進行局部和現場不解體的修補。

3、修補后形成的擴散層，結合強度高。

4、在修補時，對基體熱輸入量小，不會形成硬化和熱應力集中。

5、可以針對不同的場合選擇不同材質的電極材料。

6、在修補前不需要預熱、退火和其它前處理。

7、可以進行表面強化和修補兩用。

8、與其他修補工藝比較，該技術具有結合強度高，不易變形等優點，具體見下表。

表1 多功能金屬表面強化冷補機工藝與其它工藝的比較

三 適用范圍

1、多種金屬（鋼、鐵、鋁、銅）零件表面缺損的現場修復。

2、模具刃口的缺角的修補及強化。

3、鋁合金、銅鑄件砂孔焊補。

4、鑄鋁模具、汽車引伸模、沖壓模、壓塑模等各種材質的模具的壓傷、碰傷、劃傷的修補和耐磨、耐蝕表面的強化。

5、大型油缸的刮傷、漏油的現場不解體修補。

6、TIG焊、電焊以及噴焊所造成的微量砂孔、結合處及裂紋的修補。

四  電源規格

1、主機規格： 型    號：TLB-Ⅴ

輸    入：220V  50Hz。

輸出功率：約3000W。

輸出電壓：0-180V。

放電頻率：30-800 Hz。

外形尺寸：490mm×260mm×350mm

主機重量：46kg

2、主機各主要控制旋鈕，開關及接頭說明：

電壓調節：輸出頭輸出電壓調整旋鈕。

        調整輸出電壓的大小，輸出電壓越大則修補速度越快。

精細、快速調節：快速檔主要用于鑄件缺陷及金屬表面溝槽的快速修補。精細檔主要用于金屬表面精細修補。

頻率調節：輸出頭輸出頻率調整旋鈕。

調整輸出頻率的大小，以配合操作者對于堆焊速度的快慢、結晶狀態的粗細加以控制。

頻率最大值：  約800 次／秒。

頻率最小值：  約80次／秒。

正反轉：改變輸出頭電極的轉動方向。

轉速調節：輸出頭轉速的快慢的控制，根據實際需要調整輸出的轉速的快慢。

輸出 +/-：輸出頭分別接工件和焊槍

—：陰極線的接頭。

陰極線(俗稱：接地線)的接頭，為三腳插座式接頭，使用時務必連接牢固，以免發生接觸不良的情形發生；陰極線的末端為紅銅片，須接至工作物件上，并且盡量接近工作部位，以使功率，做最大的發揮。

+：輸出頭的接頭。

為七腳插座式接頭，使用時務必連接牢固，以免接觸不良的情形發生。

氬氣：氬氣出口的快速接頭。

“氬氣”(為隋性氣體的一種)主要作為“屏蔽保護氣體”，避免堆焊時堆焊層的表面產生氧化、氮化、碳化等不良的狀況發生，而影向堆焊層的堆焊效果、結晶層的致密性等，使用時請隨時注意有否泄漏的情形發生，氬氣瓶的調節器旋鈕，請調整至大約在5～7L／min之間，以確保堆焊品質。

冷卻氣：在焊槍上，冷卻氣管出口位于氬氣管出口后邊。在通入冷卻氣后，

起到對焊槍的快速冷卻作用，注意冷卻氣管不能和氬氣管接反。

五 操作規程

1.工件表面的前處理

最理想的狀況為，先以“火焰噴燈”在工件欲處理部位做粗除油的工作，再以細油石(#400以上)、細銼刀、氣動刻磨機、小型拋光機或細砂紙將欲處理部位祛除氧化層、疲勞層、碳化層及油脂，最后再以“丙酮”將欲處理部位的表面油脂、污垢再做一次徹底清洗動作。

2．設備檢查

    A．在使用前，請先確認插座電源的電壓是220V，以防造成不可彌補的傷害。

    B. 將輸入電源線、陰極接線(插頭的栓柱有方向性)、輸出頭接線(插頭的栓柱有方向性)及氬氣管接線與主機組合連接牢固。

    C.陰極接線之紅銅板固定在工件上。

    D.選擇適合的電極材料及外徑，并且固定夾持在輸出頭的夾頭上之中心線，不可有偏擺的現象。

E. 開啟電源開關，并確認電源指示燈是否點亮？

    F.選擇功率大小、調整頻率大小、選擇輸出電壓高低、調整輸出頭的轉速及正、逆轉的方向。

G.如果是在做堆焊處理，請開啟“氬氣開關”，并調節“氬氣流量”在5～10L/min的位置。

H.將輸出頭前端的極棒輕輕地在工件表面以e字形滑動，接觸時會產生火花，即是開始堆焊或硬面被覆的工作。

3．輸出功率的調整

輸出功率高低與堆焊速度、表面粗糙度及往下擴散層的關系如下，操作者可根據要求調整

     1）以堆焊處理的情況而言：

A. 輸出功率調高，則堆焊速度快。

   輸出功率調低，則堆焊速度慢。

B．輸出功率調高，則表面粗糙度變粗。

   輸出功率調低，則表面粗糙度變細。

C．輸出功率調高，則往下擴散層較深。

   輸出功率調低，則往下擴散層較淺。

    2)．以硬面被覆的情況而言：

A．輸出功率調高，則堆焊速度快。

   輸出功率調低，則堆焊速度慢。

B．輸出功率調高，則表面粗糙度變粗。

輸出功率調低，則表面粗糙度變細。

4．頻率的調整

頻率的調整以決定每秒鐘內有多少次的功率輸出(即所謂的Hz數)。(實際的放電次數與極棒的旋轉次數有密切的關連)

1）以堆焊的情況而言：

    A.頻率調高時，則堆焊速度較快。

      頻率調低時，則堆焊速度較慢。

    B．頻率調高時，則表面粗糙度變細。

       頻率調低時，則表面粗糙度變粗。

2）以硬面被覆的情況而言：

    A．頻率調高時，則堆焊速度較快。

       頻率調低時，則堆焊速度較慢。

    B.頻率調高時，則表面粗糙度變細。

      頻率調低時，則表面粗糙度變粗。

5．極棒的尺寸(直徑)的選擇及其操作規程

1）極棒的尺寸(直徑)較大時，其與工件表面的接觸面積相對較大，因此單位面積所相對應的電流密度降低，被覆層或堆焊層的高點與低點相對應較為平整，也就是說山峰、山谷的落差比較小，其結果就是表面粗糙度變細。另外極棒的轉速提高以及提高輸出頻率，也有使表面粗糙度變細的相同結果。

2）如果想要使表面粗糙度變細，可以采用下述的手段來達成：

A．極棒選用較大的尺寸(直徑)、極棒的轉速提高、輸出頻率提高，則表面粗糙度會變細。

    B．極棒選用較小的尺寸(直徑)、極棒的轉速降低、輸出頻率調降，則表面粗糙度會變粗。

3）極棒與工件表面最佳夾角的說明：

一般而言，極棒與工件表面的最佳操作夾角在30～60度的范圍，最佳選擇則是在45度角。

 4）極棒的旋轉方向與堆焊特性的說明

  5）如果堆焊部位或極棒尖端發生碳黑色，就表示產生氧化、碳化和氮化的現象，將會造成接合不良、結晶層粗糙、致細不良、在顯微放大下呈多孔性；此時必須以銼刀、砥石或砂紙磨除表層的碳黑層，使新鮮金屬裸露后再開始操作，以確保堆焊層的質量。

  6）操作時極棒的尖端約3—6mm范圍呈現紅色或鮮紅色，即表示堆焊效果良好，也是堆焊速度最佳的情況，但極棒過熱時尖端處就呈現橙色的情況，容易產生氧化、碳化或氮化的現象，此時必須調低輸出功率或頻率。

使用安全守則

1. 請確認操作時是否穩當站立或座姿。當在高處操作本設備時，請確認下方無人。

2. 切不可用手觸摸旋轉部件，以免燙傷或受到電擊。

3. 操作后若必須更換極棒時，請千萬注意不要直接觸摸極棒和工件或陰極線，因其之間可能存有0V—180V左右的電壓及脈沖電流，同時觸摸兩瑞將有觸電危險；或因其高熱而燙傷皮膚。

4. 切勿在不安全的環境下工作，本設備所有部件應避免雨淋或被水弄濕，不要在潮濕的埸所使用本設備，也不要在儲有可燃性液體或氣體的埸所使用本設備，而且應做好工業安全防護動作。

5. 謹防觸電，工作時應避免身體與地面上的金屬外殼、電線(尤其是有裸露的電線)等接觸。本設備的外殼要保持良好的絕緣狀態。

6. 不要過份用力推壓輸出頭，操作時只要讓輸出頭極棒與工作物件的表面輕輕地接觸，即可達到所要的操作情況。

7. 不要損壞引線。絕對不能用拉提電纜線的方式來移動輸出頭，也不得拉扯電纜線拔離插座的方式來斷電源，本設備的所有電纜線應避油、避熱、并避免與銳利的邊緣接觸。

8. 在戶外使用本設備時，一定要采用戶外專用的延長導線。

9． 隨時保持工作埸所清潔明亮，雜亂骯臟或光線黑暗的工作埸所會引發事故。

10．勿讓小孩靠近本設備，所有的旁觀者都應站在安全距離以外，以免碰到本公司或其它引線，也不要分散操作者的注意力。

11．妥善保管，當本設備不用時，應放置在安全及干燥處。

12．工作衣著要合適，工作時請不要穿著寬松衣服、不要帶手環手表手鏈等，并將長松部分束緊，以免這些物件或寬松部分被卷入輸出頭內，在戶外操作時請帶上絕緣防滑雨靴及橡膠手套。

13．工作時，請使用防紫外線安全眼鏡，以保護操作者的眼睛。

14．更換極棒、零配件，維修保養或工具不使用時，切勿忘記拔掉插座，切斷電源。

15．接通電源之前，應首先確認本設備上的主電源開關己關掉，以防意外起動。

16．輸出頭轉動時，操作人員不得離開：輸出頭完全停止轉動之前，操作人員不得離開工作位置。

17．不要濫用不合格的零配件，以免不合格、不合用的零配件損害機器本身的功能，甚至造成人員傷害。

簡易故障排除

當輸出頭不轉動或工作物件表面(即所謂的負極)接觸時沒有火花現象時，請依下述步驟檢視本設備。

1．確定輸入電源線是否接續良好?

2．若上述情況良好，則請檢視10A的保險絲是否完好?

3．若保險絲情況良好，則請檢查負極是否夾持在工件上，工件表面清潔良好并且能可導電  (工件表面是否有油漆，絕緣漆、氮化處理或其它不導電處理層)?

4．若無上述情形，則請檢查“轉速調整旋鈕”是否位在最慢速的位置?(請調高轉速)

5．若無上述情形，則請檢查“陰極線”及“輸出頭”電纜線插頭及插座是否接觸良好?

6．若無上述情形，則請檢查“輸出頭延伸部位”是否有塑膠燒焦的味道或現象出現?若有則是“輸出頭延伸部位”發生故障，應必須更換該部位的零配件。

7．若以上情況良好，無法檢視出故障現象，則請與本公司聯系。

※ 請特別注意，本機體內部變壓器，經常處于高壓中，取下外殼必須特別小心，操作完畢后必須等候10分鐘以上方可拆卸外殼，否則有觸電的危險。