氧(yǎng)-乙炔火焰粉(fěn)末噴焊工藝

點擊量:2303 發(fā)布時間:2017-01-22 作者:快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技(jì)術有限公司
根據噴塗和重熔的先後(hòu)次序,氧(yǎng)-乙炔焰(yàn)粉末噴焊工藝可分為“一步法”和“二步法”。
(1)“一步(bù)法”噴焊工藝
所謂“一步法”噴焊,是(shì)噴塗和重熔使用同一把噴槍,在一道工序內完成,即邊噴邊熔。
1)工藝程序
“一步法”噴焊的工作工藝一般按照下述程序進行:
工(gōng)件表麵製備——工件預熱——預噴保護層——從邊緣開始局部(bù)加熱——邊噴邊熔(按一定的路線邊噴(pēn)邊熔前進,直至全(quán)部完成)——工件緩冷。
預(yù)噴保護層指(zhǐ)的是先將整個工件表麵上(shàng)製(zhì)備一層0.1~0.2 mm的(de)合金粉末塗層,將工件保護起來,避免在噴焊過程中工件表麵受熱氧化。
2)工藝控製(zhì)要點
工藝控製的(de)關(guān)鍵是調整火焰和對工件加熱溫度的控製。其操(cāo)作(zuò)要點如下:
① 預熱溫度。火焰噴焊的預(yù)熱火(huǒ)焰宜采用中性焰或微(wēi)碳化焰,預熱溫(wēn)度往往高於噴塗時的預熱(rè)溫度,一(yī)般為(wéi)250~350 ℃,視具體材料而定。
② 起始局(jú)部(bù)加熱時火焰(yàn)和溫度控製。宜采(cǎi)用柔和(hé)的中性焰,槍距壓低到20~30 mm,夾角為60~80°,將工件表麵加熱到(dào)500~600 ℃(呈暗紅色),或保護(hù)層開始潤濕,即可開始邊噴邊熔。在噴焊過程中,噴槍與工件表麵(miàn)的距離因噴槍的型號不同而有差異。用SPH-2/h噴槍噴焊距離一般在20~50 mm之間變動,加熱和熔融時為20 mm左右(yòu),噴粉時為50 mm左右。
③ 邊噴邊熔時的溫度(dù)和(hé)速度控(kòng)製。采用間隙(xì)式的(de)噴塗和加熱,待局部區(qū)域達(dá)到要求厚度並熔融,呈現“鏡麵反光”後(hòu),再向(xiàng)前(qián)均勻而緩慢地移動噴槍開始下一個相鄰的局(jú)部區域的噴焊。整個噴(pēn)焊的過程是噴、熔交替,周期性地進行,槍口沿(yán)噴焊麵前移速度及送粉速率,應根據粉末的熔化情(qíng)況和噴焊層厚薄(báo)而定,保證噴(pēn)勻、熔(róng)透。
④ 冷卻。由於(yú)自熔性合金的線膨脹(zhàng)係(xì)數較大,塑(sù)性較差,因而在冷卻時容易產生裂紋。尤其(qí)在噴焊層較厚,或零件較大時,基體淬透性較好時,更易產生裂紋。因此,噴焊後更應該讓零件均勻地(dì)緩冷,必(bì)要(yào)時應采取等溫退火處(chù)理。
噴焊好的零件可以(yǐ)進行噴焊層(céng)的後加工。
“一步法”噴焊工藝特點:
① 噴粉和重熔是交(jiāo)替或同時進行,粉末是直接噴入熔池(chí)的,所以(yǐ)要求粉(fěn)末的粒度細、分(fèn)布比較分散。
② 輸入工件的熱量較(jiào)低,對基體金屬組織(zhī)影響較小,工件變形較小。
③ 噴(pēn)焊層的厚(hòu)度可在較大範(fàn)圍內變化(huà),一般(bān)為0.8~1.2 mm,很少超過2 mm。
④ 工藝簡單,操作靈活。
它的缺(quē)點是一般都采用手工操作,勞動條件差,生(shēng)產(chǎn)率較低,噴焊層的均勻性和質量隨操作者熟練程度而(ér)異,不易穩定。用(yòng)機械化操作噴焊層的成型較好,且質(zhì)量穩定。
“一(yī)步法”的(de)應用範圍。小零件的表麵保護性熔敷和修理;中型或大型零件的(de)邊角處(chù)的表(biǎo)麵保護性熔敷及處理;某些零件損壞甚至斷裂後,可以進行局部(bù)修補和連接。
(2)“二(èr)步(bù)法”噴焊工藝
所謂(wèi)“二步法”,是噴塗和重熔分兩道工序完成,先噴塗塗層後對塗層進行重熔。
1)工藝程序
“二步法”噴焊的工藝一般按照下述程序進行:
工件表麵(miàn)製備——工件預熱——預噴保護層——噴塗——工件升溫——重(chóng)熔——工件升溫或降溫——二(èr)次噴塗(tú)——二次重熔——工件緩冷。
“二步(bù)法”噴(pēn)焊關鍵在噴塗和重熔兩道工序,以及全過程對工件溫(wēn)度的控製。
2)噴塗
宜采用大功率兩(liǎng)用槍(SPH-E型槍或SPHT-6/h、SPHT-8/h)或大功率噴塗槍(SPH-E2000型(xíng)噴槍)進行噴塗,使得(dé)有較(jiào)高的噴塗效率。
噴塗時宜采用中性焰,噴塗距離一般為(wéi)100~200 mm。噴槍型號不同,噴塗距離也不(bú)同。SPH-4/h型噴槍(qiāng)的噴塗距離約為(wéi)100~150 mm,SPH-6/h型噴槍的(de)噴塗距離為200 mm。為了(le)保證塗層厚薄均勻和獲得較(jiào)好的結合強度,每次(cì)噴粉厚度0.1~0.2 mm為宜。要獲得較厚的塗(tú)層,可采用多次噴粉(fěn)的(de)辦法(fǎ)。一般噴焊層的厚度以不(bú)大於1.5 mm。含有碳化鎢的合金粉末,因重熔比較困難,塗層不宜偏厚,一般不超過0.5 mm。對磨損深度大於1.5 mm的零件,則可通(tōng)過多次噴粉和重熔達(dá)到,在整個(gè)噴焊過程中,工件的溫度應保持350 ℃左右。如果溫度迅速下降,則塗層(céng)易產生龜裂和剝落。工件較大,噴焊時(shí)間較長時,可采用其它方(fāng)法輔助加熱。
噴塗(tú)過程中(zhōng),噴槍的移動與噴(pēn)塗工(gōng)藝(yì)參數要相匹配,移動要均勻,以保證整個噴焊層的厚度均勻一致(zhì),在平麵零(líng)件噴粉時,噴嘴與噴塗平(píng)麵的角度最好在60°~80°之間。
3)重熔
在“二步法”噴焊工藝過程中,重熔(róng)是一道關鍵的工序。重熔操作是把(bǎ)噴(pēn)塗層加熱到固、液相(xiàng)之間的溫度(dù)範圍,使(shǐ)原來比較(jiào)疏鬆多孔的塗層變成連續致密的熔敷層,與基材(cái)之間達到(dào)完全的擴散結合或微冶金結合。
重熔要在噴粉後工件溫度尚未降低時立即進行,這樣一方麵可減少熱量損失,另一方麵可以減少(shǎo)因冷卻和重複加熱導(dǎo)致塗層脫殼的產生。
重熔按其加(jiā)熱方法,有感(gǎn)應重熔、爐中重熔和(hé)火焰重熔等(děng)多種(zhǒng)形式。近幾(jǐ)年來(lái),又發展了激光重熔技術。
高頻感應加熱重熔的加熱方式與高頻淬火(huǒ)相似,具有速度快,對(duì)工件基體熱影響小的特點,是一種較為理想的重熔工(gōng)藝。
爐中重熔適用於難以用其他方法重熔的大型工件。重熔時應嚴格控製爐溫,一(yī)般控製在合金固相線以上10 ℃,最高不(bú)能超(chāo)過合金固相(xiàng)線(xiàn)以上30 ℃。以某種鎳基自熔性合金粉(fěn)為例,其固相點為1035 ℃,液(yè)相點為1280 ℃,則爐溫應控製在1045~1065 ℃之間。在這個溫(wēn)度範圍內,合金(jīn)約有60%~80%液相和20%~40%固相,此時有足夠的粘度,不致於流淌。
在爐中重熔,工件升溫較慢。在一般情況下,重熔是在(zài)保護氣氛中完成的,它能保護工件(jiàn)表(biǎo)麵避免產生高溫(wēn)氧化。
火焰重熔:設(shè)備簡單,使用靈活,應用最廣(guǎng)泛(fàn)。在火焰重熔時,一般采用重熔槍,操作時應注(zhù)意如下幾點:
重熔槍應有足夠的火焰能(néng)量,一把不夠時,需增一、二把(bǎ)輔助槍。火焰重熔時,因火焰氣體(tǐ)的保(bǎo)護性不好,所以應特別注意從700 ℃至(zhì)重熔完畢的時間不(bú)應超過20 min。如果在700 ℃以(yǐ)上停留時(shí)間過(guò)長,塗(tú)層因高溫氧化,超過自熔性(xìng)合(hé)金的脫氧能力,粉末會“發(fā)渣”自熔性變壞,甚至重熔無法繼續進行;
重(chóng)熔火焰(yàn)宜采用中性焰,噴嘴距工件不宜過近,一般約40 mm,薄件(jiàn)宜稍遠,厚件可(kě)稍近;
重熔不可以在工件的(de)端部或邊緣(yuán)處開始,應從距離端部或邊緣約30 mm處開始;
重熔過程中,溫度的控製很重(chóng)要,重熔溫度與(yǔ)粉末的(de)熔點一般在1000 ℃左右(yòu),憑經驗控(kòng)製,當(dāng)噴焊表麵發現(xiàn)‘鏡麵’反(fǎn)光時,說明粉層(céng)已熔化,重熔溫度已達到。若重熔溫度過低,熔渣不易浮出表麵,噴焊層(céng)不能與基材實現良(liáng)好的(de)結合,冷(lěng)卻後易開裂(liè),硬度不均且偏低。溫度過高,熔化層溢流,出現波浪狀,影響表麵平整。
激光重(chóng)熔,激光的能量密度大(dà),可作(zuò)為重熔的熱源,激光重熔(róng)對工件基體的熱影響小,工件變(biàn)形也小,能(néng)獲得性能優異的塗層。但需有大功率激光器。
重熔後再需噴粉的工藝。重熔後噴焊層厚度將會收縮,其收縮量隨著粉末的不同(tóng)而不同,一般收縮(suō)量為25%,例如重熔後發(fā)現加工餘量不(bú)夠需補噴粉時,應注意預熱溫度。此時表(biǎo)麵上存在(zài)的(de)是氧化鎳而(ér)不是(shì)氧化鐵,若預熱溫度為250 ℃或略高些,則粉末中的硼、矽元素(sù)在(zài)此溫度下無(wú)法使氧化鎳還原,必須把預熱溫(wēn)度提高到670~700 ℃時,然後進行噴粉,才能成功。
冷卻和噴焊層後的加工:重(chóng)熔結束後,應讓工件自行緩慢(màn)冷卻。易淬(cuì)火的基體,在冷卻過程中,應防(fáng)止由於組織相變而開裂。對(duì)於(yú)這種(zhǒng)材料一般要采用(yòng)等(děng)溫退火處理,若(ruò)合(hé)金的線膨脹係數與基體的相差較大,更應采取緩冷措施,如采用(yòng)在石棉(mián)粉中,或(huò)在爐中緩冷。
薄件在噴焊過程中易產生變形,則可趁工件尚未完(wán)全冷卻的熱態下進行整形校(xiào)正。如果冷卻後整形,則噴焊層易開裂。
4)工件冷卻
塗層重熔後溫度較高,由於合金脆性大,在冷卻過程中會產生較大的收縮力,導致噴焊層龜裂。尤其對材質特殊、形狀(zhuàng)複(fù)雜(zá)的工件及噴焊(hàn)層較厚時,應采取緩冷措施,避免產生裂紋。
一(yī)般低碳鋼、中碳鋼工件,自然空冷即可。剛性大,形狀複雜的工件(jiàn),以及高碳(tàn)鋼、高錳鋼、熱鍛模具鋼等材質工(gōng)件,重熔完畢後可用石棉布裹起來,或覆蓋幹燥的加熱到100 ℃以上的石棉粉進行緩冷。亦可(kě)放入(rù)爐中緩(huǎn)冷。這一類型工件在重熔(róng)過(guò)程中就應采取相應(yīng)的保溫和緩冷措施。
18-8型奧氏體不鏽鋼在430~480 ℃間緩冷(lěng)時會在晶(jīng)間析出碳化鉻,使合金抵抗晶間腐蝕能力下降,因而重熔(róng)後應將工件放在860~900 ℃左右的電爐或保護氣氛爐內,作穩定化處(chù)理(lǐ)。對於空冷硬化工具鋼或馬氏體不鏽鋼等工件,從奧氏體冷(lěng)卻轉變為馬氏體組織時,會產生相變膨脹,在緩冷時也易(yì)產生(shēng)裂紋,因此需要(yào)在保溫(wēn)爐內進行等溫回火處理,以(yǐ)控製組織結構的改變,爐內溫度700~800 ℃,保溫8小時,然後緩(huǎn)冷。
 
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