热喷涂技术在工程机械修复上的应用
李劲夫
装备制造技术
摘要：热喷涂是金属表面处理和防护的一种新工艺，通过热喷涂技术对材料表面进行处理，会改善材料的表面性能。工程机械很多故障的根本原因主要是由于磨损造成的，热喷涂技术能提供耐磨损涂层，对工程机械的磨损进行有效的修复，克服传统修复的不足，发挥其独特的修复优势。
关键词：热喷涂；工程机械；磨损；涂层；修复
磨损是机械产品失效的主要原因之一。磨损会对设备安全稳定运行带来很多不利影响。通过对磨损造成零件失效的研究表明，失效大都发生在材料表面。实践表明，利用热喷涂的技术手段对材料表面进行处理，改善材料的表面性能，会有效地延长零件使用寿命，因此，热喷涂材料的应用会越来越广泛。
1热喷涂技术
热喷涂又称喷焊，是金属表面处理和防护的一种新工艺。热喷涂技术是通过火焰、爆炸、电弧或等离子体等热源，将某种线材或粉末状的材料加热至熔化或半熔化状态，并加速形成高速熔滴，喷向基体，在其上形成覆盖层。这种覆盖层称为热喷涂层，它是一层牢固的保护层。
热喷涂材料有很多优点：涂层基体材料不受限制。热喷涂可以在几乎所有固体表面制备涂层，如金属材料、无机材料（玻璃、陶瓷）和有机材料（木材、布、纸）等；热喷涂材料的种类选择范围广泛，几乎所有的金属、合金、陶瓷、塑料等，都可以作为热喷涂材料；可赋予普通材料以特殊的表面性能。可使材料满足耐磨、耐蚀、抗高温氧化、隔热、密封等特殊性能要求，满足多种工程和尖端技术的需要。能数倍、数十倍地延长零件的使用寿命，节约贵重材料、能源，提高产品质量，降低成本。热喷涂材料应用广泛，不仅可用于机械设备的制造，还可用于机械零件的修复，许多采用热喷涂技术处理过的旧零部件，其性能要优于新品。一些大功率曲轴，各种重型车辆、拖拉机、柴油机的曲轴、大功率电动机转子等磨损后，采用热喷涂技术进行修复，既可显著降低成本，又能延长设备使用寿命，尤其是可有效解决某些进口设备的修复问题。还可采用热喷涂方法恢复加工超差零部件或强化耐磨件表层。各类泵的柱塞、缸套、叶轮等零件，也可采用热喷涂方法进行修复。采用热喷涂技术修复后的柱塞使用寿命要高于表面淬火柱塞。
2工程机械的工作特点
工程机械是构成施工生产的重要因素,保持工程机械经常处于良好的状态,提高利用率,延长使用寿命,是企业提高经济效益的需要。但工程机械在使用中，不可避免地会出现各种各样的故障。机械杂质一般指的是灰尘、土壤等非金属物质和工程机械在使用过程中自身产生的一些金属屑、磨损产物等。这些杂质一旦进入机械内部，到达机械的配合表面之间，不但使相对运动出现阻滞，加速零件的磨损，而且会擦伤配合表面，破坏润滑油膜，使零件温度升高、润滑油变质。而雨水、空气中的化学物质等，也会通过机械零部件的对外通道、缝隙等进入机械内部，腐蚀机械零件内部，加速机械磨损，增加机械故障。这些在工程机械上有很明显的表现。比如：挖掘机或吊车油缸活塞杆，由于使用中密封部位进异物磨损导致的拉沟，或碰撞电打导致的凹坑，摊铺机绞龙轴承位的磨损跑圆，装载机、压路机上液力变距器上的密封位的磨损等等。还有的如发动机箱体曲轴瓦位的抱死导致跑圆，更重要的是液压系统中泵、阀长期使用后造成磨损，使零部件配合间隙过大，导致内泄，从而在使用中出现各种故障，比如挖掘机大臂无力下垂，摊铺机行驶跑偏，装载机装载无力等。总而言之，其故障的根本原因主要是由于磨损造成的。
3热喷涂技术在工程机械修复上的应用
随着国家经济建设的发展，各种工程机械的应用领域越来越广。但由于野外作业设备流动性大，难以进行正常的维修和保养，而常年恶劣的工作条件，必然加速设备的磨损，加上作业负荷大，造成设备故障多，使用周期缩短，严重影响了设备的完好率、利用率。因而，对工程机械维修技术提出了更高的要求。针对工程机械设备失效的最大因素———磨损问题，热喷涂的最重要功能是能提供耐磨损涂层，为大量的工程磨损进行有效的保护。下面介绍几种常用的耐磨损涂层。
3.1 耐粘着磨损涂层
耐粘着磨损涂层，有的容许磨粒嵌入和变形(软支承表面)；有的则是硬的支承材料(硬支承表面)。对耐粘着磨损涂层的要求应满足：依软支承或硬支承的不同，选用不耐磨的软质材料及耐磨的硬质材料；对硬支承来说，涂层要适应大载荷和高速度的要求。
常用的热喷涂材料有铝青铜、磷青铜、巴氏合金、锡(以上是软支承)；自熔合金与钼或铜的混合物、高碳钢、不锈钢、Co- WC合金、氧化物陶瓷等(以上是硬支承)。常用的热喷涂方法有燃烧火焰热喷涂(线材或粉材)、等离子热喷涂。耐粘着磨损涂层经常应用在巴氏合金轴瓦、轴套、止推轴瓦、活塞导承、铜合金衬套、防伤轴承、主齿轮轴颈等的修复。
3.2耐磨粒磨损涂层
磨粒磨损是磨损中的重要形式，耐磨粒磨损涂层处于不同温度(＜538℃为低温，538～843 ℃为高温)时，有很广的应用面。耐磨粒磨损涂层能经受外来磨粒的作用，或是发生于某一硬表面或软表面之间滑动。耐磨粒磨损涂层要求涂层的硬度要超过所存磨粒的硬度，对工作温度要适应，在高温中要有良好的抗氧化性。
常用的热喷涂材料包括陶瓷、金属陶瓷、合金和金属，可根据工况从中选定。常用的热喷涂方法有等离子热喷涂、燃烧火焰热喷涂、高速火焰热喷涂、爆炸热喷涂和电弧热喷涂。耐磨粒磨损涂层可应用于各类曲轴、各类主轴和传动轴、各种轴套、切削刀口、机械密封套、阀座、各类齿轮、电机端盖等的修复。
3.3 耐冲蚀涂层
耐冲蚀涂层能经受尖利的硬颗粒引起的磨损，这些颗粒存在于气体或液体之中，并以一定的速度运动。耐冲蚀涂层要求选择硬涂层，但冲击角大于45°时，同时应注意涂层的韧性；大多数涂层应进行封孔处理；涂层能经受介质的腐蚀性。
常用的热喷涂材料有合金、陶瓷和金属陶瓷。常用的热喷涂方法有等离子热喷涂、燃烧火焰热喷涂和爆炸热喷涂。耐冲蚀涂层可应用于阀杆和阀座等的修复。
4 结束语
工程机械在传统的修理手段上，对于磨损的修复很多是束手无策的。致使很多昂贵的部件只能换新的，从而产生很大费用。可以这样说，传统的修理还没有实现根本意义上的修复，只是换件。而热喷涂技术运用在工程机械的大修项目上，能在密封，轴承位配合，液压件的硬伤磨损等上发挥其独特的修复优势。
参考文献略
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