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    熱噴焊技術的應用
    發布日期:2014-03-18 點擊量:2945信息來源:匿名
      

        熱噴焊技術、采用氧乙炔焰將鎳鎢合金粉末均勻噴焊在金屬表面,達到半熔化狀態,形成冶金結合層,冷卻后形成高強度的耐磨層。其涂層厚度為2mm(其中冶金結合0.8 mm;實際厚度為1.2 mm)其耐磨層表面硬度HRC55--60℃,結合強度為55kg/mm3。

    ①噴焊材料的配制

    噴焊材料成分及配比對于葉片噴焊涂層的性能有極大影響,是本項目研究的關鍵技術。通常氧乙炔火焰噴焊材料為各類自熔性合金粉末,是通過在合金中添加適量的硼(B)、硅(Si)元素得到的合金粉末。要求合金粉末熔點較低,有良好的自熔性,能自行脫氧造渣,對基體有一定的潤濕能力,并能和基體互相熔合。

    本研究采用鎳、鎢自熔性合金粉末為主要成分,針對不同火電廠葉片工作情況,通過設計正交實驗,調整鎳、鎢粉末含量,并加入其它微量元素,提高葉片涂層的耐磨性、結合強度等,獲得不同工況下的材料最優配比。

      ②熱噴焊前基體材料的補焊修復與預處理。

    噴焊工件的表面清洗、除油清洗時,可用三氯乙烷、三氯乙烯、丙酮或汽油、柴油和煤油等清洗工件,也可用各種清洗劑浸泡刷洗。清洗必須徹底,油污嚴重的需用火焰加熱烘烤至200~300℃。噴砂可以凈化、粗化工件表面,噴砂效果好壞直接影響到涂層與基體的結合強度,所以不能輕視。噴砂的具體要求如下:

    使用砂種:棕剛玉砂;

    砂粒度:20-40目;

    壓縮空氣壓力0.49-0.69MPa。噴砂使用的壓縮空氣應進行除水、除油凈化;

    工件的非噴涂部位,在噴砂時應預先防護;

    噴砂后的工件表面應灰暗,各個方向均應無光反射亮斑、亮線為合格;

    噴砂后的工件應盡快進行噴涂,時間越短,表面活化效果越好。一般噴砂件在大氣中停放時間超過4h , 必須重新噴砂。

     ③ 兩步法熱噴焊技術(噴涂十重熔)強化處理提高其耐磨性。

    噴涂層與基材的結合機理表現為:

    a、微觀機械“夾持”作用

    基體的表面從微觀上看是凸凹不平的,熔化的顆粒噴射到基體表面后,填滿或部分填滿表面凹的部分,待冷卻后噴涂材料被機械“夾持”在基體表面。影響這一作用強弱最主要的因素是熔化顆粒所具有的動能E=1/2mv2 ,而影響動能的最主要因素是粒子噴射的速度。當粒子打到基體表面時,動能轉化為機械能量,從而提高了涂層的結合強度。當然,粒子的質量,基體材料的表面狀態等也都影響這種機械夾持作用。

    b、微觀“焊接”作用

    溫度高的熔液打到基材表面一些尖角部分,會造成基材尖角局部的熔化,從而實現微觀“焊接”,其中熔滴的溫度高低是主要影響因素。

    c、擴散作用

    D=f(t,T),擴散系數D是時間和溫度的函數。隨著溫度的提高,擴散速度明顯加快,由于噴焊工藝充分提高了溫度及擴散時間,故其結合強度比單純噴涂好得多。

    重熔是噴焊二步法工藝中的關鍵環節。重熔操作時從噴焊部位一端開始,對已噴到工件表面上的粉末進行加熱重熔,使原來疏松的粉層熔化成致密的、呈冶金結合的噴焊層。噴焊重熔過程中,原子或分子間的相互擴散是結合的基本機理,而擴散量與擴散面積和擴散時間有關,因此,選擇合適的重熔停留時間是實現良好結合的關鍵。重熔時噴槍移動速度不可過快,在金屬不產生流淌的前提下,使涂層在液態停留一定的時間,并且要嚴格注意重熔標準“鏡面反光”,每當“鏡面反光”出現,應及時移動火焰,以避免熔融金屬過熱和金屬流淌。

     ④優化調整噴焊工藝參數提高耐磨性

    噴焊工藝對耐磨性影響很大,特別是工藝參數的掌握相當重要,如果預熱溫度不夠,噴槍的氣體流量、噴涂距離選擇不當,給粉量過多,重熔時間過長,則會導致碳化鎢與母體鎳基分離,噴焊表面龜裂,使耐磨性下降。另外WC的含量過多會影響噴焊的工藝性和膨脹系數,從而降低涂層的韌性和增加涂層中的殘余應力,耐磨性下降 。

    噴焊工藝的選擇應以降低噴焊稀釋率、減小噴焊熱影響區和減少有益合金元素燒損為主要原則;噴焊工藝方法及合金粉末的選擇還要考慮噴焊層與母材的親合性,避免較大的組織應力和熱應力,噴焊層與母材的線膨脹系數、相變溫度接近等因素,否則焊層與母材結合差,產生應力和微裂紋,容易開裂和剝離。

    ⑤焊后處理工藝

    一般自熔合金的膨脹系數都偏高,因此當被噴焊的工件從高溫急劇冷卻下來時,噴焊涂層的組織、應力狀態等多處于亞穩態,涂層有開裂傾向,影響涂層的性能。由于噴焊層的殘余應力主要是在冷卻階段形成的,通過研究界面組織結構特點,確定噴焊結束后應采取的緩冷工藝或熱處理工藝規范,降低殘余應力、提高結合性能。

    工藝流程:

    工件修補—表面清理—預熱—噴粉—重熔—冷卻—焊后處理和加工。



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