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負(fù)荷,要求耐磨但對涂層與基體抗拉結(jié)合強(qiáng)度要求不超過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，但對于修復(fù)工作在有潤滑的金屬間摩擦耐失效的零件是足以滿足需要.經(jīng)過科研單位計算，在解放牌CA141汽車滿載運(yùn)行時，對曲軸七個主軸頸的剪切應(yīng)力集中在一個主軸頸上也僅有15N/mm2;對東方紅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)我公司噴涂過日本產(chǎn)日野汽車曲軸,修復(fù)的主軸頸大修時經(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,從這個實例中可以說明噴涂層具有良好的耐磨性，甚至在發(fā)動機(jī)缺油的情況下仍能堅持運(yùn)行數(shù)小時之久而不會燒瓦抱軸現(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,鎳包鋁通過噴涂焰束加熱時發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng),在經(jīng)噴砂除銹達(dá)Sa3級,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,無孔隙；
⑶工件表面原設(shè)計采用淬火、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,也會給噴焊帶來困難,這是因為這些材料與氧作用極易生成致密而穩(wěn)定的氧化膜,阻擋熔融合金對基體的潤濕作用,重熔時液態(tài)合金會呈珠狀象“汗珠”一樣地滾落，因此在采用噴焊工藝時,應(yīng)該注意此工藝對于所噴基體材料的適應(yīng)性。
⑹無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。
零件的幾何形狀對于噴涂(焊)效果有一定影響,如外圓表面噴涂,當(dāng)涂層冷卻時,有收縮抱緊的趨勢;內(nèi)圓表面涂層冷卻則有脫離工件的趨勢,簡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,對保證噴涂質(zhì)量很有實際意義。
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250℃,當(dāng)涂層較厚,工件較小,連續(xù)噴涂溫升可能超過250℃,應(yīng)采用斷續(xù)噴涂的方法降溫,但停留時間不能過長,否則涂層會被污染造成層間結(jié)合不良。
（3）修磨好過度角及邊棱,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）噴涂時要從四周邊緣噴粉,然后引向平面,多次噴粉時,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噴涂時邊緣如出現(xiàn)毛刺、翹邊,應(yīng)及時去掉再噴。
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,遇到大面積滲油問題,將機(jī)床導(dǎo)軌整體均勻加熱除油難以實現(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,噴涂過程中,工件溫度要超過250℃,還必須說明對于形狀、體積和噴涂部位不同的零件,對工件溫度控制也應(yīng)有不同要求,當(dāng)噴涂小型零件的外圓部位時,切忌工件溫度過高,冷卻時,工件收縮應(yīng)力大,會導(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,可使用外圓噴槍,取一定的噴射角進(jìn)行噴涂,對于內(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應(yīng)注意引起的“遮蓋效應(yīng)”,防止涂層疏松。
③對于深孔的噴涂(孔徑大于200mm),要使用接長管內(nèi)孔噴槍,但孔深不宜超過孔徑的2倍,否則對噴涂質(zhì)量影響較大,為防止接長管內(nèi)孔噴槍溫度過高,應(yīng)用0.4—0.6MPa壓力的空氣冷卻。
④工件的轉(zhuǎn)速應(yīng)比噴外圓時稍快,以防止涂層過熱,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噴涂過程中控制工件溫度不高于250℃,對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,如工件預(yù)熱溫度不足,工件溫度較低時,會由于涂層與基體收縮應(yīng)力差過大,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,在制造或使用過程中難免出現(xiàn)各種問題,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,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℃,重熔時基體不致被熔化,同時,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,這時操作不熟練者極為重要;
④選擇噴焊規(guī)范時,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,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對面積較大且深的缺陷,為防止基體受熱過大而導(dǎo)致熱應(yīng)力增大,可采用間歇法噴焊,必要時亦可采用電焊、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,噴焊時要采取措施,減少應(yīng)力積累,如采用加熱減應(yīng)法、分段對稱法;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,重熔溫度過高,不僅合金元素?zé)龘p,基體過熱,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,而且溫度過高還會引起較大的熱應(yīng)力,導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生,重熔溫度也不能過低,否則,易形成夾灰或熔不透,影響結(jié)合強(qiáng)度,對于重熔溫度的控制,主要靠操作者注意觀察重熔時涂層表面狀態(tài)的變化,借助于重熔時的“鏡面反光”來控制,呈現(xiàn)“鏡面反光”,則表明粉末已熔融,熔渣已經(jīng)上浮,此時重熔槍應(yīng)立即移開,重熔過的部位應(yīng)避免重復(fù)加熱。
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