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热喷涂技术在产品再制造领域的应用

时间:2018-01-21 21:28:29  来源:  作者:天天

           再制造产业已列为国家发展战略性新兴产业,热喷涂技术具有喷涂材料广泛、基体形状与尺寸不受限制、涂层厚度容易控制、工艺操作简单、成本低效率高、能赋予零件表面特殊性能等特点,是实现损伤零部件表面尺寸恢复和性能提升的关键技术手段,已成功应用于国防工业、印刷、航空航天、石油化工、矿山机械、电力等领域装备零部件的再制造。

今天讲基于等离子喷涂技术的再制造。

等离子喷涂技术始于上世纪50年代末期,是利用等离子弧对喷涂材料进行加热、加速,最终形成涂层的工艺方法,是热喷涂技术中热源温度最高、能量最集中的工艺方法,具有焰流温度高、射流速度快的特点,理论上可以喷涂所有具有物理熔点的材料。

a.  用于重载履带车辆薄壁零部件的再制造

上世纪70、80年代,徐滨士带领课题组成员在国内首次应用普通等离子喷涂技术修复重载履带车辆的薄壁零件,选用镍包铝作喷涂底层材料,面层材料主要以铁基、镍基合金为主,重点对压缩轮盘中的内圆密封环配合表面和回绕挡油盖内圆自压油挡配合表面进行了修复强化。徐滨士院士当时就提出了“强化修复”的概念,即报废零件经过等离子喷涂处理,不仅恢复了尺寸,而且延长了使用寿命。这一技术思路为重载履带车辆的维修制度改革奠定了技术基础。

b.  重载车辆发动机活塞裙部的再制造

活塞裙部是活塞组的重要组成部分,它主要起导向、传热作用,并承受来自曲柄连杆机构的侧向推力。铝合金活塞在使用过程中,因活塞与缸套的非正常配合运动,致使活塞裙部产生划伤、磨损,进而影响缸套的寿命。针对活塞的工况和磨损形式,考虑到基体材质,王海军等人通过采用超音速等离子喷涂AlSi+Ni/Al复合涂层对活塞裙部进行修复强化。

c.印刷机械网纹辊的再制造

雕刻网纹辊通常应用在柔性印刷、凹版印刷、高品质的涂布及层压复合机械上。针对网纹辊表面高耐磨性的要求,可采用等离子喷涂陶瓷涂层修复传统镀铬失效辊,然后用激光雕刻制成陶瓷网纹辊。采用等离子喷涂技术再制造后的陶瓷网纹辊硬度高(1100~1300HV),在耐磨损、耐腐蚀、亲水性能方面都有大幅度提升,印刷图像清晰、逼真。

d.航空航天发动机高温部件的再制造

随着航空发动机技术的不断发展与性能提升,发动机的工作温度也逐步升高。目前先进发动机的压气机出口温度已达到650℃,燃烧室及加力燃烧室的工作温度接近2000℃,涡轮进口温度达到1650~1750℃。这些部位的零件多采用钛合金、镍合金等材料制造,承受的温度有限,往往因高温疲劳而失效。研究表明,通过调整基体材料的方法提高零部件的使用温度已经很难有所突破。热障涂层是航空、航天领域应用比较成熟的一项强化修复技术,它是通过采用等离子喷涂技术在高温合金基体表面制备氧化物陶瓷涂层,通过陶瓷涂层的隔热作用,实现了航空、航天发动机热端部件使用温度(耐温性能)的提升。


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