工藝選擇
1、了解工件本身的性能：如材質(zhì)、成份、表面狀況、磨損部位 及磨損面積、深度等。
2、了解工件的使用條件：使用環(huán)境(工作溫度、主要介質(zhì)濃度及其它成份)、受力情況(沖擊負(fù)荷還是滑動(dòng)配合、靜配合)、失效原因(加工超差、磨損、腐蝕等)等。
3、下列情況宜采用噴涂工藝:
1)表面受靜載荷或低速滑動(dòng)負(fù)荷,要求耐磨但對(duì)涂層與基體抗拉結(jié)合強(qiáng)度要求不超過(guò)50N/mm2的工件，噴涂層硬度HV130—350，涂層厚度從0.3至數(shù)毫米，噴涂態(tài)表面粗糙度Ra10—25μm，涂層經(jīng)磨削加工后表面粗糙度可達(dá)Ra0.8—0.4μm，如各種軸類的軸承部位。
2) 要求耐氣蝕、水蝕而加工后粗糙度不超過(guò)Ra0.4μm的表面，如進(jìn)口汽車曲軸,火車曲軸、船用曲軸等。
3) 材質(zhì)為銅合金,鋁或鋁合金等有色金屬,需要恢復(fù)尺寸或提高表面耐磨度的工件。
4)在銅合金、鋁或鋁合金等有色金屬工件上噴涂最好選用銅基粉或鋁粉。
5)在腐蝕介質(zhì)中使用,要求涂層致密無(wú)孔隙,應(yīng)根據(jù)工件的使用環(huán)境,工作溫度,介質(zhì)濃度及成份,選擇可滿足使用條件的塑料、陶瓷或耐蝕金屬噴涂后再采用合適的封孔劑對(duì)涂層進(jìn)行封閉處理。
6)噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度：傳統(tǒng)火焰噴涂層抗拉結(jié)合強(qiáng)度一般為20—30N/mm2,采用陜西中科表面工程有限公司最新研制生產(chǎn)的ZK8032型粉末多功能高速火焰噴涂槍,在球墨鑄鐵經(jīng)過(guò)噴砂表面噴涂鋁包鎳復(fù)合涂層，其涂層剪切結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)63.7N/mm2;雖然噴涂層不如噴焊層結(jié)合強(qiáng)度高，但對(duì)于修復(fù)工作在有潤(rùn)滑的金屬間摩擦耐失效的零件是足以滿足需要.經(jīng)過(guò)科研單位計(jì)算，在解放牌CA141汽車滿載運(yùn)行時(shí)，對(duì)曲軸七個(gè)主軸頸的剪切應(yīng)力集中在一個(gè)主軸頸上也僅有15N/mm2;對(duì)東方紅75拖拉機(jī)則僅有5.5N/mm2，這些數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噴涂層的抗剪強(qiáng)度。
7)噴涂層耐磨性能：以汽車曲軸噴涂為例,噴涂的主軸頸與新品曲軸相比有更高的耐磨性,曾經(jīng)我公司噴涂過(guò)日本產(chǎn)日野汽車曲軸,修復(fù)的主軸頸大修時(shí)經(jīng)檢查磨損量為0.022—0.03mm,而未經(jīng)噴涂修復(fù)的主軸頸磨損量為0.2—0.25mm,其磨損量幾乎相差十倍,從這個(gè)實(shí)例中可以說(shuō)明噴涂層具有良好的耐磨性，甚至在發(fā)動(dòng)機(jī)缺油的情況下仍能堅(jiān)持運(yùn)行數(shù)小時(shí)之久而不會(huì)燒瓦抱軸現(xiàn)象。
8) 噴涂與噴焊的工藝區(qū)別:
①噴涂層和噴焊層與基體金屬的結(jié)合形成不同,鎳包鋁通過(guò)噴涂焰束加熱時(shí)發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng),在經(jīng)噴砂除銹達(dá)Sa3級(jí),RZ＞50μm的碳鋼表面形成微冶金結(jié)合底層與工作層又產(chǎn)生“錨鉤”效應(yīng)的機(jī)械結(jié)合涂層,而噴焊層與基體的結(jié)合純屬冶金結(jié)合涂層。
②噴涂材料不同,噴焊要求使用自熔性合金粉末,而噴涂則對(duì)粉末的自熔性要求不高,且不一定是自熔性合金粉末,各種自熔性合金粉末既可用于噴焊又可用于噴涂,但噴涂粉末不具備自熔性只能用于噴涂而不能用于噴焊工藝。
③工件受熱情況不同,噴涂與噴焊過(guò)程中,噴前預(yù)熱溫度不同,工件受熱影響不同,噴后工件的組織、性能亦不同。
④涂層的致密性不同,噴焊層致密,而噴涂層中有少量孔隙。
⑤承受載荷的能力不同,噴涂層一般能承受大面積接觸,多在有潤(rùn)滑條件的工作表面,配合面以及其它受力較小的工況條件下使用,噴焊層卻能承受較大的沖擊力,擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力等。
4、下列情況宜選用噴焊工藝：
⑴各種碳鋼、低合金鋼的工件表面載荷大,特別是受沖擊載荷,要求涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度在350—450N/mm2的工件,噴焊硬度HRC150≤65,涂層厚度從0.3至數(shù)毫米,噴焊層經(jīng)磨削加工后表面粗糙度可達(dá)Ra0.4—0.1μm以上。
⑵在腐蝕介質(zhì)中使用，要求涂層致密,無(wú)孔隙；
⑶工件表面原設(shè)計(jì)采用淬火、滲碳、滲氮、鍍硬鉻等工藝,要求表面有很高的硬度.
⑷工件工作環(huán)境惡劣,如受強(qiáng)烈的磨粒磨損、沖蝕磨損、氣蝕等等。
⑸氧—乙炔焰合金粉末噴焊工藝適應(yīng)各種碳鋼、低合金鋼零部件的表面強(qiáng)化或修復(fù),但應(yīng)注意到零件材質(zhì)的一些特點(diǎn),當(dāng)基體材質(zhì)的線脹系數(shù)與合金噴焊層的線脹系數(shù)差別較大時(shí)小于12×10-6/℃大于12×10-6/℃,則應(yīng)慎用此工藝,以免造成裂紋,若基體金屬中與氧親合力大的元素含量較多如鎢和鉬的含量大于3%,鋁、鎂、鈷、鈦、鉬等元素總含量大于0.5%或鋼中含硫量較多時(shí),也會(huì)給噴焊帶來(lái)困難,這是因?yàn)檫@些材料與氧作用極易生成致密而穩(wěn)定的氧化膜,阻擋熔融合金對(duì)基體的潤(rùn)濕作用,重熔時(shí)液態(tài)合金會(huì)呈珠狀象“汗珠”一樣地滾落，因此在采用噴焊工藝時(shí),應(yīng)該注意此工藝對(duì)于所噴基體材料的適應(yīng)性。
⑹無(wú)需特殊處理就可噴焊的金屬材料：
①含碳量≤0.25%的碳素結(jié)構(gòu)鋼.
②Mh、Mo、V、Cr、Ni總含量＜3%的合金結(jié)構(gòu)鋼。
③ 18—8不銹鋼、鎳不銹鋼、灰鑄鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、低碳純鐵、紫銅。
典型表面的噴涂特點(diǎn)
零件的幾何形狀對(duì)于噴涂(焊)效果有一定影響,如外圓表面噴涂,當(dāng)涂層冷卻時(shí),有收縮抱緊的趨勢(shì);內(nèi)圓表面涂層冷卻則有脫離工件的趨勢(shì),簡(jiǎn)單的表面噴涂粉末容易沉積;復(fù)雜表面某些曲折部位噴涂粉末則難于沉積.因此研究和挖掘各種類型零件表面的噴涂(焊)特點(diǎn),正確運(yùn)用噴涂(焊)工藝,對(duì)保證噴涂質(zhì)量很有實(shí)際意義。
1、軸類表面的噴涂工藝要點(diǎn)：
（1）噴前表面準(zhǔn)備要嚴(yán)格把關(guān)凈化處理、粗化處理要按工藝要求去做,處理好的表面避免與潮氣接觸或用手觸摸。
（2）嚴(yán)格掌握噴涂規(guī)范,控制工件的溫升不能超過(guò)250℃,當(dāng)涂層較厚,工件較小,連續(xù)噴涂溫升可能超過(guò)250℃,應(yīng)采用斷續(xù)噴涂的方法降溫,但停留時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),否則涂層會(huì)被污染造成層間結(jié)合不良。
（3）修磨好過(guò)度角及邊棱,帶孔或鍵槽的軸頸,應(yīng)將孔堵好及鍵槽的邊緣打磨成圓角,注意噴好的邊緣。
（4）外圓表面基體預(yù)熱溫度應(yīng)取下限,噴涂過(guò)程中應(yīng)控制基體溫度,從而減少基體的收縮力。
2、平面噴涂工藝要點(diǎn)：
（1）注意修好邊緣、棱角;⑵預(yù)熱要求均勻,大件可采用兩端預(yù)熱。
（2）噴涂時(shí)要從四周邊緣噴粉,然后引向平面,多次噴粉時(shí),后一次應(yīng)和前一次施噴方向相互垂直。
（3）為防止涂層邊緣翹起,施噴前可在工件邊緣開(kāi)槽,并經(jīng)噴砂粗化可減少應(yīng)力。
3、止口表面噴涂工藝要點(diǎn)：
⑴噴涂時(shí)應(yīng)先噴止口圓柱部分,后噴平面部分。
⑵噴槍的噴粉方向順工件圓周方向成45度角噴射為好,這樣可能使粉末沉積率低,但卻能噴出清晰的棱角噴涂操作時(shí)注意不能將噴槍垂直于止口拐角處施噴,這樣將造成拐角處涂層組織疏松或夾灰。
⑶噴涂時(shí)邊緣如出現(xiàn)毛刺、翹邊,應(yīng)及時(shí)去掉再噴。
4、局部嚴(yán)重?fù)p傷零件的噴涂工藝要點(diǎn)：
⑴將局部損壞處打磨干凈,先噴補(bǔ)或用其它方法修補(bǔ),然后再噴涂全部平面。
⑵對(duì)于較深、較寬的局部缺陷可視情況,也可先用電焊補(bǔ)平,再全面噴涂。
⑶對(duì)具有裂紋的局部缺陷先要找到裂紋的起、止端點(diǎn),并在該處打好止裂孔,開(kāi)坡口,將裂痕全部清理干凈再噴補(bǔ)或焊補(bǔ)平缺陷部位,最后再噴涂待噴表面。
5、大型設(shè)備導(dǎo)軌工藝要點(diǎn)：
①修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌,遇到大面積滲油問(wèn)題,將機(jī)床導(dǎo)軌整體均勻加熱除油難以實(shí)現(xiàn),而且也難于將深部油污全部清除,如若加熱溫度,又易使機(jī)床導(dǎo)軌變形,為此可進(jìn)行如下操作。
②用火焰進(jìn)行低溫局部烘烤,工件溫度約在80—100℃,隨烤隨之揩去油漬,如此反復(fù)進(jìn)行數(shù)次,然后使用大功率噴槍快速噴涂。
③采用溶劑清洗或刷鍍處理,然后用火焰烘烤,再噴補(bǔ)。
④視導(dǎo)軌拉傷的具體情況,還可采用導(dǎo)軌修補(bǔ)膠或鑄件缺陷修補(bǔ)機(jī)焊補(bǔ)工藝完成。
6、外圓表面噴涂工藝要點(diǎn)：
與軸零件噴涂相同,涂層收縮力使涂層箍緊基體,有利于結(jié)合強(qiáng)度的提局,垂體壩熱溫度取下限,噴涂過(guò)程中,工件溫度要超過(guò)250℃,還必須說(shuō)明對(duì)于形狀、體積和噴涂部位不同的零件,對(duì)工件溫度控制也應(yīng)有不同要求,當(dāng)噴涂小型零件的外圓部位時(shí),切忌工件溫度過(guò)高,冷卻時(shí),工件收縮應(yīng)力大,會(huì)導(dǎo)致涂層脫落或引起較大變形。
7、內(nèi)孔噴涂工藝要點(diǎn)：
①內(nèi)孔與軸類不同,噴層在冷卻時(shí)收縮力有使涂層脫離基體的傾向,不利于強(qiáng)度的提高
②內(nèi)孔淺而大時(shí),可使用外圓噴槍,取一定的噴射角進(jìn)行噴涂,對(duì)于內(nèi)圓部位的噴涂,大多使用外圓噴槍,但噴前處理利用車螺紋時(shí)應(yīng)注意引起的“遮蓋效應(yīng)”,防止涂層疏松。
③對(duì)于深孔的噴涂(孔徑大于200mm),要使用接長(zhǎng)管內(nèi)孔噴槍,但孔深不宜超過(guò)孔徑的2倍,否則對(duì)噴涂質(zhì)量影響較大,為防止接長(zhǎng)管內(nèi)孔噴槍溫度過(guò)高,應(yīng)用0.4—0.6MPa壓力的空氣冷卻。
④工件的轉(zhuǎn)速應(yīng)比噴外圓時(shí)稍快,以防止涂層過(guò)熱,工件的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)使噴涂面向下轉(zhuǎn),避免散落的粉末帶入待噴表面,火焰以稍高于工件中心線為好。
⑤噴涂過(guò)程中控制工件溫度不高于250℃,對(duì)較厚涂層可采用斷續(xù)噴的辦法。
⑥噴涂零件的內(nèi)孔表面因基體的收縮應(yīng)力有使基體貼緊涂層的趨勢(shì),如工件預(yù)熱溫度不足,工件溫度較低時(shí),會(huì)由于涂層與基體收縮應(yīng)力差過(guò)大,導(dǎo)致涂層脫落,所以預(yù)熱溫度可取上限,在工件變形條件允許的情況下可適當(dāng)提高基體的預(yù)熱溫度,從而增加基體收縮力。
⑦采用兩步法噴焊,重熔前與噴涂類似,可根據(jù)具體情況結(jié)合噴焊工藝要求確定各類零件的噴焊要點(diǎn)。
8、鑄鐵件的噴焊工藝要點(diǎn):
①在車輛及機(jī)械設(shè)備中有相當(dāng)多的零件的用鑄鐵制造的,在制造或使用過(guò)程中難免出現(xiàn)各種問(wèn)題,采用氧—乙炔焰噴焊工藝不僅是強(qiáng)化鑄鐵件的有效方法,而且也是修復(fù)鑄件各種缺陷和損傷(如鑄造件的砂眼、氣孔或使用中的磨損及其它損傷)的理想手段;
②噴焊多用于鑄鐵件的局部缺陷的修補(bǔ),而且缺陷大小不等,深淺不一,適合采一步法噴焊,根據(jù)工件和焊修的部位,應(yīng)盡量使用小功率噴槍,這樣可減少對(duì)基體的熱輸入量,一般選用QH—1／h,QH—2／h,QH—4／h等;
③噴焊時(shí),因鑄鐵零件的可焊性差,應(yīng)優(yōu)先選用鎳基合金粉末(Ni—B—Si系列),鎳基合金粉末熔點(diǎn)一般為950～1050℃,重熔時(shí)基體不致被熔化,同時(shí),含碳量低的鎳基粉噴焊層硬度低，塑性好,可以松弛噴焊應(yīng)力有利于防止裂紋,這時(shí)操作不熟練者極為重要;
④選擇噴焊規(guī)范時(shí),應(yīng)考慮鑄鐵材質(zhì)、缺陷部位大小,工況要求等因素,在保證必要火焰能量的前提下,盡量減少對(duì)基體的熱量輸入,氧氣、乙炔氣壓力取下限值為宜,噴粉、重熔時(shí),適當(dāng)調(diào)整噴、熔距離,控制熱輸入;
⑤焊補(bǔ)局部小缺陷,如氣孔、砂眼,噴焊前可不預(yù)熱,盡量減少噴焊層周圍受熱面積,使處于高溫區(qū)域盡可能小。
⑥對(duì)局部小而深的缺陷噴焊修補(bǔ)適合連續(xù)噴焊,該方法粉末沉積率高,厚度增長(zhǎng)快,效率高,但要求操作技術(shù)熟練,使送粉量和噴、熔速度協(xié)調(diào),做到噴均、熔透;
⑦對(duì)面積較大且深的缺陷,為防止基體受熱過(guò)大而導(dǎo)致熱應(yīng)力增大,可采用間歇法噴焊,必要時(shí)亦可采用電焊、噴焊復(fù)合工藝,用焊條填充底部,上部噴焊,如鑄件壁厚較大,可采用噴前栽絲,不僅能增加結(jié)合強(qiáng)度,防止噴焊層與母材剝離,而且可消除一部分噴焊熱應(yīng)力;
⑧噴焊大型復(fù)雜鑄件熱應(yīng)力較大,噴焊時(shí)要采取措施,減少應(yīng)力積累,如采用加熱減應(yīng)法、分段對(duì)稱法;焊前預(yù)熱,焊后緩冷等,均可取得良好效果;
⑨控制重熔溫度,重熔溫度過(guò)高,不僅合金元素?zé)龘p,基體過(guò)熱,甚至基體被熔化,導(dǎo)致鑄鐵中的碳進(jìn)入噴焊層,將使噴焊層中含碳量增加,硬度提高,塑性降低,而基體又因含碳量下降,容易出現(xiàn)白口,而且溫度過(guò)高還會(huì)引起較大的熱應(yīng)力,導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生,重熔溫度也不能過(guò)低,否則,易形成夾灰或熔不透,影響結(jié)合強(qiáng)度,對(duì)于重熔溫度的控制,主要靠操作者注意觀察重熔時(shí)涂層表面狀態(tài)的變化,借助于重熔時(shí)的“鏡面反光”來(lái)控制,呈現(xiàn)“鏡面反光”,則表明粉末已熔融,熔渣已經(jīng)上浮,此時(shí)重熔槍?xiě)?yīng)立即移開(kāi),重熔過(guò)的部位應(yīng)避免重復(fù)加熱。
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