热喷涂( 焊) 技术http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/是对机械零件进行表面强化和表面防护的措施之一, 它在机械制造和设备维修中得到了广泛的应用, 并取得了显著的经济效益。在设备维修过程中, 应用热喷涂( 焊) 技术修复某些严重磨损或腐蚀的零件表面, 可以达到延长易磨损零件使用寿命, 降低维修费用, 减少设备停机时间及提高生产效率的目的。设备在使用过程中, 由于零件表面磨损和腐蚀而引起的早期失效及报废所造成的材料损失是十分惊人的。据有关部门不完全统计, 我国每年因零部件磨损所造成的损失达 400 亿元, 因腐蚀而造成的损失也将近200 亿元。因此, 修复因表面磨损和腐蚀而造成失效的零部件成为设备维修工作中遇到最多的问题。要恢复失效零件的表面性能, 做到经济有效的维修, 首先应分析其失效的原因, 明确失效的类型, 从而达到合理选择材料, 运用正确修复方法的目的。
1 热喷涂( 焊) 技术的主要类型及特点
热喷涂技术http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/是利用氧乙炔火焰、电弧、等离子弧或爆炸波等热源, 将欲喷涂的各种金属、合金、陶瓷、复合材料或塑料等加热到熔化或半熔化状态, 然后以一定的速度喷射到经过处理的工件表面上使其沉积形成涂层的一种方法。而热喷焊技术是对喷涂层再加热进行重熔处理, 使涂层致密化的一种方法。因此, 采用这两种不同的方法可以获得两种不同结构的涂层, 即喷涂层与喷焊层。
热喷涂技术按所采用的热源类型不同主要分为氧乙炔火焰喷涂、金属电弧喷涂和等离子喷涂; 热喷焊则有氧乙炔火焰喷焊及相应的加热重熔技术, 如炉内生熔、感应加热重熔和激光重熔等。
按喷涂( 焊) 材料的形状可再分为线材、热喷涂粉末和棒材喷涂。表 1 列出了常用的热喷涂( 焊) 技术的主要特点。从表 l 可知, 热喷涂技术对基材的热影响小, 材料变形小; 喷涂层与基材的结合强度较低; 涂层具有一定的孔隙。而热喷焊技术对基材的热影响大, 材料变形大; 喷焊层与基材的结合强度高; 涂层致密。
2 热喷涂( 焊) 材料及涂层设计
2.1 热喷涂( 焊) 材料
采用热喷涂( 焊) 技术需要配备喷涂( 焊) 设备和喷涂( 焊) 材料。在设备维修中, 需要维修零件的材料性质和对其表面要求各不相同, 为满足零件的使用要求, 选择合理的喷涂( 焊) 材料是保证修复零件性能的重要因素之一。
氧乙炔火焰喷涂、喷焊和等离子喷涂用于设备维修时, 主要使用的是自熔性合金热喷涂粉末。自熔性合金在合金热喷涂粉末熔化时合金成分能自行脱氧并形成低熔渣, 其与基材结合性良好, 与线材和棒材相比, 热喷涂粉末材料的主要特点是可喷( 焊) 材料的范围特别广泛; 调整合金及涂层成分比较容易; 但热喷涂粉末的形状、粒度及粒度分布、湿度等因素对热喷涂粉末材料的性能会产生影响。自熔性合金热喷涂粉末突出的特点是热喷涂粉末的熔点较低, 有良好的自熔性, 在熔融状态下与基材有良好的润湿性, 液—固相之间的湿度范围较宽, 可以制备耐磨、耐蚀、抗氧化和耐热等表面强化及表面防护涂层。常用的热喷涂粉末种类有铁基、镍基、钴基、铜基和含碳化钨热喷涂粉末五大类。
铁基热喷涂粉末价格低, 热喷涂粉末溶点( 1100～1200℃) 比镍基和钴基的高。它具有很好的耐磨性能, 在弱腐蚀介质中耐蚀性良好; 但其涂层在高温下抗氧化和耐蚀性差, 多用于常温和 400℃以下的抗磨涂层和抗弱腐蚀介质的耐蚀涂层。
镍基热喷涂粉末价格适中, 其热喷涂粉末熔点为 1100～1500℃,自熔成渣性良好, 固—液相湿度范围宽, 对多种坯料基体的润湿能力强, 涂层韧性好, 喷焊工艺性良好。其涂层具有优异的耐蚀性、耐磨性和良好的耐热性, 是应用最广泛的一类自熔性合金。它可用于对有综合性能要求的零件表面强化或在 600℃以下代替钴基合金。钴基合金的价格较高, 其主要特点是具有优良的耐高温、红硬、耐蚀、耐磨和抗氧化等性能, 最适合在 700℃左右高温下作抗氧化、耐腐蚀、耐磨损的表面涂层。含碳化钨的自熔性合金热喷涂粉末通常是在铁基、镍基或钴基合金热喷涂粉末中加入一定量( <35%) 的纯钴包碳化钨或镍包碳化钨。通过调整碳化钨与自熔性合金热喷涂粉末的比例, 可以获得不同硬度、耐磨损的涂层。铜基自熔性合金热喷涂粉末涂层具有摩擦系数小、易加工和耐磨蚀等特点, 可用于轴瓦的喷涂。锌、铝和碳钢等丝材是另一类喷涂材料, 主要用电弧喷涂和火焰喷涂。在维修工作中, 应用最多的是喷涂高碳钢丝修复曲轴等轴类零件。
2.2 涂层设计
涂层设计和喷涂( 焊) 工艺是保证修复零件使用性能和质量的基础。涂层设计, 即确定涂层类型、选择涂层材料和设计涂层结构。采用热喷涂( 焊) 可以获得两种类型的涂层,即喷涂层和喷焊层。喷涂层以层状、多孔和各向异性为主要特征, 其孔隙率达到 5%左右。经渗油处理后, 多孔结构的涂层可以贮存润滑油, 它适用于液体摩擦或边界摩擦状态下各种摩擦副磨损零件的表面修复。而喷焊层致密、整体硬度高,适用于抗磨粒磨损、表面疲劳磨损和抗腐蚀磨损的涂层。
涂层材料的选择是涂层设计的重点。选择涂层材料主要考虑需修零件的工作条件( 如工作温度、滑动速度、润滑条件等) 和表面破坏形式; 其次还应考虑喷涂材料的经济性。但最主要的是应使涂层的性能满足使用要求。
涂层结构的设计是要解决涂层与基材的结合强度, 并确定涂层厚度等问题。由于喷涂层与基材通常以机械结合、物理结合为主, 其结合强度较低。因此, 为了提高涂层与基材的结合强度, 常在喷涂工作层以前喷涂一层具有自粘结性的底层粉。自粘结性热喷涂粉末涂层与基材具有显微冶金结合的特点, 可以提高涂层与基材的结合强度。另外, 当符合要求的热喷涂粉末价格较高, 而且喷涂的厚度较大时, 为了降低维修费用, 减少涂层的应力, 可以选择喷涂价格低、应力小的过渡涂层。对于喷涂( 焊) 涂层的厚度, 若不需要精加工, 则喷涂、喷焊到原来尺寸即可; 若需要加工, 则应留有 0.25～lmm 的加工余量。
3 热喷涂( 焊) 技术的应用
3.1 机床导轨修复
由铸铁制造的机床导轨, 其硬度一般为 HBSl70～180。在往复不断的滑动中, 导轨处于边界摩擦和混合摩擦状态, 其磨损的主要原因是表面刮伤和具有粘着性质的局部磨损。在导轨修复中, 通常以局部磨损最严重的部位为基准进行磨削加工, 不仅使原来的导轨变薄, 而且还影响机床各部件之间的装配尺寸链。如果采用热喷涂的方法可以恢复导轨原有的厚度, 且不改变机床原有的尺寸链。根据有关资料介绍, 采用线材喷涂工艺, 先喷钼打底层, 再喷涂 T8 或铬钢丝, 可使导轨的使用寿命比一般铸铁导轨的使用寿命提高 l～2 倍。此外, 应用等离子喷涂也可获得同样的效果。
3.2 内燃机曲轴修复
曲轴是内燃机的主要部件之一, 其失效的主要形式是磨损。当内燃机处在不同工况时, 曲轴的摩擦状态不断变化。由启动过程的干摩擦和边界摩擦的混合状态过渡到液体摩擦状态。对于在这种摩擦状态下工作的零部件, 宜采用喷涂方法修复。但曲轴一般是承受交变载荷的作用, 因此选择修复方法时应特别注意对曲轴抗疲劳强度的影响。实践证明, 采用等离子喷涂铁基热喷涂粉末修复各种类型的内燃机曲轴是一种经济、可行的方法。
采用氧乙炔火焰喷涂、线材喷涂或等离子喷涂可以修复与曲轴摩擦状态类似的发电机和电动机转子轴颈、冷轧机轧辊辊颈、彩色胶印机压印辊辊面、高压油缸及活塞等轴类零件。
3.3 泥浆泵活塞杆修复
石油钻探设备中的泥浆泵活塞杆是承受磨粒磨损及变载荷的易损部件, 可采用氧———乙炔火焰喷焊二步法工艺, 喷焊镍基粉+35%碳化钨可使活塞杆的寿命提高 5～6 倍。
氧乙炔火焰喷焊技术还可以用于电站风机叶片、建筑机械中的破碎机、磨粉机和研磨机等承受磨料磨损部件的修复。对于受腐蚀和兼有磨粒磨损的零件( 如螺旋送粉器叶片) , 可以采用含有较高硼和硅的热喷涂粉末喷焊修复。农机中的犁铲、中耕铲可采用一步法喷焊铁基热喷涂粉末进行修复。
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/
|
