引：本文对热喷涂http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/和喷焊技术在机械设备维修中的应用有详细的讲述，并且本文作者提出了其发展的前景，让我们通过本文共同了解。
摘 要:据调查,一般机械设备中约有80%的零件因磨损而失效报废,而其中导致不少零件报废的原因仅是由于表面材料过量磨损而无适宜技术修复,所以,造成的浪费极为可观。就此从热喷涂和喷焊技术的原理、应用范围、工艺特点方面介绍了这两种技术的独特优势,其技术的先进性、灵活性、低成本性和高效率性必将为生产企业、机械设备维修行业带来巨大的经济效益,发展前景十分广阔。
关键词:热喷涂;喷焊;机械设备维修
1 概述
随着社会的快速发展,资源的日益紧张和缺乏、材料成本的不断上升给企业的生产和发展带来的负担日趋严重,如何高效利用资源,降低消耗已经成为世界各国高度重视的问题。我国正处在经济发展的关键时期,如何提高资源利用率,高效使用资源,节能降耗,创建节约型社会,已经成为每一个企业切实关注并尽力研究解决的问题。
摩擦,是自然界最为普遍的一种现象。在很多机械设备中,动力或运动的传递都是由零件构成的运动摩擦副来实现。在长期的运转过程中,运动摩擦副中相互接触的零件表面就会由于摩擦的存在,使得零件接触表面的材料逐渐由于不断磨损而缺失,最终使零件的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度下降而降低其工作效能,直至失效报废。据有关资料估算,世界上的能源消耗中约有30% ~50%是由于摩擦和磨损造成的,而机械设备中约有80%的零件由于磨损是失效报废,在这其中,许多零件却又是在基体材料完好仅是表面损伤的情况下而报废,造成了资源的极大浪费。所介绍的热喷涂和喷焊技术,就是近年来渐渐兴起的两种高效的表面材料修复技术,如能得以大面积推广和应用,其在机械设备维修领域中所体现出来的出色的修复能力将会给企业和社会带来非常可观量的经济效益。
2 热喷涂技术
该技术是利用、或者电弧等热源,将喷涂材(热喷涂粉末http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/状或丝状)加热到熔融状态,在氧-乙炔火焰或压缩空气的高速气流推动下,喷涂材料被雾化并被加速喷射到工件表面上,呈圆形的雾化颗粒喷射到工件表面上受阻后变成扁平状,附着到工件表面的凹凸不平处产生机械咬合,随后继续喷射来的颗粒打在前面附着在工件表面的颗粒上,发生同样的变形并与先前的颗粒互相咬合,形成机械结合,就这样,持续不断的大量喷涂材料在工件表面互相挤嵌堆积,就形成了喷涂层。
热喷涂技术和其他维修技术相比,具有以下几方面优点:
(1)热源类型多样:根据不同用户的需要,可采用氧-乙炔火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、电子束喷涂和激光喷涂等,其中,氧-乙炔火焰喷涂由于设备投资少、生产成本低、工艺简单容易掌握、可在生产现场操作等优点,所以可作为企业在设备维修中首选的喷涂技术选择使用。
(2)材料适用范围广:热喷涂技术所使用的喷涂材料或需要被修复的工件材料可以是金属或非金属材料,以及常见的各种复合材料。除了可用作原有结构尺寸和性能的修复外,还可以作为表面材料强化的涂覆技术,使得被加工零件的表面获得各种性能,例如耐腐蚀性、耐磨性、导热性、导电性、绝缘性、耐高温性、抗氧化性能等等。
(3)工艺适用范围广:热喷涂对被加工零件的尺寸和表面形状的适应性很强,不论是大型设备,还是小到10mm左右的内孔,不论是平整表面(如机床导轨),还是回转表面(如轴、孔类内外表面),甚至一些采用常规方法难以修复的异形复杂表面(如汽轮机叶片等)均可采用.既可以进行局部喷涂也可以进行整体表面喷涂,既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料,也可在现场作业,即可全手工操作小型喷枪喷涂,也可以借助一些如通用机床等设备作为辅助设备,用大型喷枪进行半自动化喷涂作业,工艺方法十分灵活。
(4)喷涂层耐磨性好:喷涂层的厚度可从几十微米到几毫米不等,表面光滑,后期加工量很小。另外,喷涂层形成的多孔组织具有一定的储油润滑性能,可以很好地提高材料表面的耐磨性能。
(5)残余应力小热喷涂技术在加工过程中,被加工材料的受热温度低,工件产生的热变形很小,不会使基体材料组织发生变化,因此不会使零件发生残余热应力变形现象。
(6)生产效率高在生产现场中,一般采用的喷涂技术所使用的设备都比较简单,工艺方法灵活,尤其是在中小型零件的修复性喷涂中,对现场的操作环境没有太多专门的要求,再加上每小时数千克材料喷涂量的生产能力,既可作为常规修复,又可用于现场抢修,所体现出来的高效率性都可为企业带来可观的经济效益。
目前,热喷涂技术也存在一些缺点,如喷涂层与工件基体材料的结合强度较低,不能承受较大的交变载荷和冲击载荷.另外为了提高喷涂层的质量,需要对工件基体表面进行粗糙化处理,这对于一些薄壁类零件来说,可能会降低一些刚性。针对热喷涂技术所存在的这些缺点,对于一些对表面有高硬度、抗冲击载荷要求的零件,可考虑采用喷焊技术进行表面损伤的修复。
3 喷焊技术
该技术是在热喷涂基础之上发展起来的改进型技术。喷焊是把经过预热的自熔性合金热喷涂粉末喷涂层再次加热,是喷涂层颗粒熔化(约1000~1300℃),造渣上浮到涂层表面,生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中,是颗粒间和基体表面润湿达到良好粘结,最终质地致密的金属结晶组织与基体形成冶金结合层。
经测定,一般情况下,喷焊层与基体材料的结合强度均能达到400MPa左右,在抗击冲击载荷、交变载荷、耐磨和耐腐蚀能力方面均有较大提高。由于喷焊技术在具体应用时,零件基体的局部组织受热温度较高(类似焊接原理),所以,会产生热变形,其适用范围小于热喷涂,通常适用于喷焊技术的金属材料主要有以下几种类型:
(1)不需处理的材料:一般包括ωc<0. 25%的碳素结构钢,锰、钼、钒总的质量分数小于3%的结构钢, 18-8型不锈钢和镍不锈钢,纯铁、灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。
(2)需要预热250~375℃,喷焊后需缓冷的材料:如ωc>0. 4%的碳钢,锰、钼、钒总的质量分数大于3%的结构钢和ωcr≥2%的结构钢。
(3)喷焊后需等温退货的材料:有ωcr≥11%的马氏体不锈钢,ωc≥0. 4%的铬钼结构钢等。需要注意的是,例如铝、镁及其合金,以及某些铜合金,ωcr≥1%的马氏体高铬钢等一些材料的熔点比喷焊用合金热喷涂粉末的熔点还要低,所以一般情况下不适于进行喷焊。
喷焊层与喷涂层相比,喷焊层的组织更为致密,与基体材料的结合强度高,耐磨、耐腐蚀性更强,可承受冲击载荷。所以,喷焊技术可满用于承受较强冲击载荷、表面硬度要求高、耐磨性好的磨损零件的修复,例如混砂机的叶片、破碎机齿板、挖掘机铲斗齿等。另外,由于喷焊所用的合金热喷涂粉末相比价格稍高,故在修复大面积磨损或成批零件时,在经济性方面需要酌情做一些核算和考虑。
4 结语
通过上述内容,可以看到热喷涂和喷焊技术在零件表面修复中的优势,以及这类技术所带来的广阔前景,希望从事热喷涂和喷焊技术研究与开发的同行们不断改进创新并大力推广。
图略
参考文献略
本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
