精(近)型(性)热喷涂加工技术的工程应用
李秉忠,董志红,李朋,刘哲
2008全国热喷涂技术研讨会论文集
[摘要] 阐述了精(近)型(性)热喷涂加工技术的概念及其在当代绿色制造业(GM)中的所发挥的作用，提出了该加工技术的系统工程框架，结合一些实际工程应用实例说明了利用该项技术在国家资源节约型和环境友好型“两型社会”建设中所发挥的作用，精(近)型(性)热喷涂加工技术的完善有利于推动热喷涂再制造技术水平的提高。
[关键词] 热喷涂近(净)型(性)加工技术，绿色制造，两型社会，再制造，热喷涂
1．前言
众所周知，热喷涂技术是--N先进的表面工程与强化技术¨1。对于先进制造业所需要的许多关键基础零部件来说，采用热喷涂涂层以获得具有复合材料结构的制件，满足不同工况和特种功能的使用要求，已经是必不可少。现在，很多批量产品已经采用热喷涂技术进行生产，热喷涂技术的许多优点已为越来越多的产品设计开发人员所认识，涂层的系统设计到生产加工已融入到一些关键另部件从产品设计、生产加工到质量控制全过程之中，热喷涂已从传统意义上的单纯旧件修复发展成为现代制造业中举足轻重的一项新品制造加工技术和旧件再制造过程中一个十分重要的工艺过程。
然而，由于技术原凶，长期以来热喷涂加工总是处于一种粗放式加工模式，喷涂加工的零件的最终形位公差以及表面光洁度都要通过后序的机械加工来保证，由于涂层厚度和表面光洁度无法精确控制再加上机械加工车床本身的加工精度，为了保证最终的涂层尺寸和光洁度，往往尽可能多的留出加工余量，大量的价格昂贵合金涂层材料都要在后序的机械加工过程中被切(磨)削损失掉。此外，由于各种喷枪和喷涂材料沉积效率的问题，在喷涂过程中还有大约20％～60％的喷涂材料以飞溅的形式或烧损浪费掉，最终留在加工零件表面形成功能性涂层的喷涂材料的综合利用率仅为所消耗材料的l0％～3 0％，既费材料又费工，这是目前影响到喷涂加工成本一个重要的因素。除此以外，由于涂层材料的馈送装置及_控制精度、工艺过程控制的自动化程度以及工艺过程的在线监测和涂层厚度的实时检测等问题，导致热喷涂加工的成品率较低，往往只有50％～85％，导致目前热喷涂制品的成本相对较高，影响到这门技术的推广与应用。
所谓精(近)型(性)热喷涂加工技术就是热喷涂加工完成后，表面改性涂层的尺寸和性能达到或接近设计图纸所规定的要求。制造业的发展，要求生产过程节约能源、材料，提高资源利用率，对环境的负面影响最小，人类社会的可持续发展离不开绿色制造，美国NSF设计与制造学部主任MartinVega博士指出，未来制造、比所面临的六大挑战性问题之一就是环境的相容性问题，其中十大关键技术之一就是“废弃物最小化加工工艺”。热喷涂近(净)型(性)加工技术就是将目前大力提倡的绿色制造概念引入到热喷涂生产加工领域，改变传统的粗放式热喷涂加工模式，将最新的热喷涂材料、工艺和装备技术同现代信息及自动化研究成果相结合，将加工生产的热喷涂涂层由过去的粗糙、过分依赖后序机械加工改变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的免加工或少加工的表面改性覆盖层，使得喷涂完工后的机械零部件具有精确的外形、高的尺寸精度和形位精度、一步到位满足产品系统设计所要求的涂层外观、表面粗糙度、涂层孔隙率、涂层硬度以及其他性能指标，符合大规模产品加工生产所需要的连续性、重现性和可靠性要求，零件几何尺寸(型)和质量性能(性)必须能够重现和精确可控，完工后的零件可直接或只需少量机械加工就可投入使用，尽可能减少热喷涂材料和能源的消耗，避免和减少在后续机加工过程中产生的废弃物，把产品的生产过程对环境的影响降低到最低程度。
武汉材料保护研究所近年来极力打造全数值化控制的热喷涂多工艺加工平台，建立了以高能等离子喷涂、超音速火焰喷涂和大功率电弧喷涂工艺为主的“三高”(高能、高速、高效)多功能数值化控制热喷涂加工中心试验室，多工艺共享①以PLC、触摸屏、典型工艺数据库为主体的中央逻辑程序控制系统②以带数控接口的气体质量流量控制器为主体的多单元气体控制中心③丝材、粉末材料数控馈进系统④数控化工件旋转、喷枪移动装置⑤射流动态监控、涂层温度实时检测等各类在线监测反馈系统等所组成的技术集成系统，通过更换各类枪具，达到不同热喷涂工艺之间的快速切换，满足现代热喷涂涂层系统设计需达到的经济性、可靠性和功能性要求以及～步到位实现精(近)型(性)热喷涂加工的工艺要求，达到节能节材的效果。
参考文献略
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