介绍了热喷涂技术的原理、方法及其在球墨铸铁曲轴修复中的具体应用。通过对热喷涂修复工件的具体方法的研究 ,找出适合球墨铸铁曲轴修复的热喷涂工艺 ,并且研究了曲轴修复后热喷涂层的组织和性能。结果表明,通过适当的热喷涂方法对球墨铸铁曲轴进行修复 ,可以得到满意的喷涂层组织和性能 ,有效延长曲轴的使用寿命。
0 引 言
热喷涂技术一种采用专用设备、利用特定热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态 ,用高速气流将其吹成微小颗粒并喷射到零件表面形成覆盖层 ,以提高零件的耐蚀、耐磨、耐热等性能的表面工程技术。 热喷涂方法的多样性、制备涂层的广泛性和应用上的经济性 ,是热喷涂技术的突出特点 ,从大型钢铁构件的耐磨、抗蚀 ,到高新技术领域中特殊功能涂层的制备 ,热喷涂技术都发挥了独特的作用。应用该技术可使材料表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、隔热、密封等性能 ;可喷涂的材料有金属、塑料、陶瓷、复合材料等 ,现已在航空、航天、船舶、汽车、拖拉机、石化、纺织、模具制造等领域广泛应用。本文针对汽车用球墨铸铁曲轴的热喷涂修复工艺 ,研究热喷涂技术及其在零件修复中的工艺及应用。汽车曲轴在使用中承受的载荷复杂 ,易磨损 ,加工成本高 ,更换价格贵。 为了延长汽车曲轴的使用寿命 ,提高经济效益 ,常常希望对磨损后的曲轴进行修复 ,以达到继续使用的目的。 而在众多的修复工艺中 ,热喷涂是对各类零件进行修复的有效方法 ,能够有效地提高基体表面的硬度、耐磨性、耐蚀性等 ,延长零件的使用寿命。
1 热喷涂工艺及试验
1.1 热喷涂的原理及方法
热喷涂材料的加热过程和颗粒与基体材料表面的结合过程是热喷涂修复涂层的关键所在。 尽管热喷涂的工艺方法很多、特色各异 ,但其喷涂过程、涂层的形成原理和涂层的结构基本相同。 从热喷涂材料进入热源到形成涂层一般需经过以下四个阶段 :
(1) 喷涂材料的加热和熔化 :对于热喷涂修复用线材 ,当其端部进入热源的高温区即被加热熔化。
(2) 熔融喷涂材料的雾化 :在修复用线材端部熔化形成的熔滴在外加压缩气流或热源自身射流的作用下脱离线材端部 ,并被雾化成微细熔滴向前喷射。
(3) 熔滴微细颗粒的喷射飞行 :雾化的颗粒在飞行过程中 ,首先被加速形成粒子流 ,随着飞行距离的增加 ,粒子的运动速度逐渐减小。
(4) 运动的粒子在基体材料表面发生碰撞、变形、凝固和堆积过程 :当具有一定温度和速度的粒子与基体材料表面接触时 ,粒子与基体材料表面产生强烈地碰撞 ,粒子的动能转化为热能 ,并将其一部分能量传递给基体材料 ,同时粒子沿凸凹不平的表面产生变形 ,失去热量冷凝后产生收缩 ,并呈扁平状黏结在基体材料的表面上。 由于喷射的粒子束连续不断的撞击基体材料表面 ,不断产生碰撞 →变形 →冷凝 →收缩的过程 ,使变形的粒子与基体材料表面之间 ,以及变形粒子与变形粒子之间产生黏结作用 ,从而形成涂层。
由于在喷涂过程中 ,粒子在熔化、加速、飞行、与基体材料表面接触等过程中 ,会与周围介质发生化学反应 ,使喷涂材料在喷涂后出现氧化物 ,而且由于粒子的不断堆叠和部分粒子的反弹散失 ,在粒子之间不可避免的会形成一些孔隙和空洞 ,因此喷涂层是由变形粒子、气孔和氧化物所组成的。
热喷涂的方法很多 ,常用于零件修复的方法一般为火焰线材喷涂。 火焰线材喷涂是一种出现较早的热喷涂方法 ,其喷涂原理是将线材以一定的控制速度送入燃烧的火焰中 ,使受热的线材端部熔化 ,并由压缩空气对熔流喷射、雾化、加速 ,喷射到基体材料表面形成涂层。 由于该方法中熔融粒子的热焓不足 ,致使涂层与基体材料表面以机械结合为主 ,其结合强度较低。 同时 ,由于线材的熔断、喷散不均匀 ,造成涂层的性质不均匀 ,组织疏松、多孔。内应力较大。
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