氧-乙炔火焰粉末噴焊工藝

點擊(jī)量:2253 發布時間:2017-01-22 作者:快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術有限公司
根據噴塗和重熔(róng)的先後次(cì)序,氧-乙炔焰(yàn)粉末噴焊(hàn)工藝可分為“一步法”和“二步法(fǎ)”。
(1)“一步法”噴焊工(gōng)藝(yì)
所謂“一步法”噴焊,是噴塗和重熔使用同一把噴槍,在一道工(gōng)序內完成,即邊噴邊熔。
1)工藝程序
“一步法”噴焊(hàn)的工作工藝一般按照下述程序進行:
工件表麵製備——工件預熱——預噴保護層——從邊緣開始局部加熱——邊噴(pēn)邊熔(按一定的路線邊(biān)噴邊熔前進,直至全部完成)——工件緩冷。
預噴保(bǎo)護層指的是先將整個工件表麵上製備一層0.1~0.2 mm的合金(jīn)粉(fěn)末塗(tú)層,將工件保護起來,避免在噴焊過程中工件(jiàn)表麵受熱氧化。
2)工藝控製要點
工藝控製的關(guān)鍵(jiàn)是調整火焰和對工件加熱(rè)溫(wēn)度的控製。其操作要點如下:
① 預熱溫(wēn)度。火焰噴焊的(de)預熱火焰宜采用中性焰或微(wēi)碳化(huà)焰,預熱溫度往往高於噴塗(tú)時的預熱溫度,一般為250~350 ℃,視具體(tǐ)材料而定。
② 起始局部(bù)加熱(rè)時火焰和溫度(dù)控製。宜采用柔和(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(rè)到500~600 ℃(呈暗紅色),或保護層開始潤濕,即可開始邊噴邊熔。在噴焊(hàn)過程中,噴槍與工(gōng)件表麵的距離因噴槍的型號不同而(ér)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(shí)為20 mm左右,噴粉時為(wéi)50 mm左右。
③ 邊噴邊熔(róng)時的溫度和速度控製。采用間隙式的噴塗和加熱,待局部區域達到要求厚度並熔融,呈現“鏡(jìng)麵反光”後,再向前均勻而緩慢(màn)地移(yí)動(dòng)噴槍開始下一個相鄰的局部區域的噴焊。整個噴焊的(de)過程是噴、熔(róng)交替,周期性地進行,槍口沿(yán)噴焊麵(miàn)前移速度及(jí)送粉速率,應根據粉末的熔化情況和噴焊層厚薄而定,保證噴勻、熔透。
④ 冷卻。由於自(zì)熔(róng)性合金的線膨脹係數較大,塑性(xìng)較差,因而在冷(lěng)卻時容(róng)易產生裂紋。尤其在噴焊(hàn)層較厚,或零件(jiàn)較大時,基體淬透性(xìng)較好時,更易產生裂紋(wén)。因此,噴焊後更應該讓零件均勻地緩冷,必要時應采取等(děng)溫退火處理。
噴焊好的零件可以進行噴焊層的後加工。
“一步法”噴焊工(gōng)藝特點(diǎn):
① 噴粉和重熔是交(jiāo)替或同時進行(háng),粉末是(shì)直接噴入熔池的,所以要求粉末的粒度細、分布比較分(fèn)散。
② 輸入工件的熱量較低,對(duì)基體金屬組織影響較小,工件變形較(jiào)小。
③ 噴焊層的(de)厚度可在較大(dà)範圍內(nèi)變化,一般為0.8~1.2 mm,很少超過(guò)2 mm。
④ 工藝簡單,操作靈活(huó)。
它的缺(quē)點是一般都采用手工操作,勞動條件差,生產(chǎn)率(lǜ)較低,噴焊層的均勻性和質量(liàng)隨操作者熟練程度而(ér)異,不易穩定。用機械化操作噴焊層的成(chéng)型較好,且質量穩(wěn)定。
“一步法”的(de)應用範圍。小零件的表麵保護性(xìng)熔敷和修理;中型或(huò)大型零件的(de)邊角處的表麵保護性熔敷及處理;某些零件損壞甚至斷裂(liè)後,可(kě)以進行局部修補和連接。
(2)“二步法(fǎ)”噴焊工(gōng)藝
所謂“二步法”,是噴塗和重熔分兩道(dào)工(gōng)序完成,先噴塗(tú)塗層後對塗層(céng)進行重熔。
1)工藝程序
“二步(bù)法”噴焊的工藝一般按照下述程序進行:
工件表麵製備——工件預熱——預噴保護層(céng)——噴塗——工件升溫——重熔——工件升溫或(huò)降溫——二次噴塗——二次重熔——工件緩冷。
“二步法”噴焊關鍵在噴塗和重熔兩道工序,以及全過程對工件溫度的控製。
2)噴塗
宜采用大功率兩用槍(SPH-E型槍或SPHT-6/h、SPHT-8/h)或大功率(lǜ)噴塗槍(SPH-E2000型(xíng)噴槍)進(jìn)行噴塗(tú),使得有(yǒu)較高的噴(pēn)塗效率。
噴塗時宜采用中性焰,噴塗距離一般為100~200 mm。噴槍型號不(bú)同,噴塗距離也(yě)不同。SPH-4/h型噴(pēn)槍(qiāng)的噴塗距(jù)離約為100~150 mm,SPH-6/h型噴槍的噴塗距離為200 mm。為了保證塗層厚薄均勻和(hé)獲得較好的結合強度,每次噴粉厚度0.1~0.2 mm為(wéi)宜。要獲得較厚的塗層,可采用(yòng)多次噴(pēn)粉的辦法。一般噴焊層的厚度以不大於1.5 mm。含有碳化鎢的合金粉末,因重熔比較困難,塗層(céng)不宜偏厚(hòu),一般不超過0.5 mm。對(duì)磨損深度大(dà)於1.5 mm的零件,則可通過多(duō)次噴粉和重熔達到,在整個噴焊過程中,工件(jiàn)的溫(wēn)度應保持350 ℃左右。如果溫度迅速下降,則塗層易產生龜裂和剝落(luò)。工件較大,噴焊時間較長時,可采用其它方法輔助加熱。
噴塗過程(chéng)中,噴槍的移動與噴塗工藝參數要相匹配,移動(dòng)要均勻,以保證整個噴焊層的厚度均勻一致,在平麵零(líng)件噴粉時,噴嘴與噴塗平麵的角度最好在60°~80°之(zhī)間。
3)重熔
在“二步法”噴焊工藝過程中,重熔是一(yī)道關鍵的工序。重熔操作是把噴塗層加熱到(dào)固(gù)、液相之間的溫度範圍,使原來比較疏鬆(sōng)多孔(kǒng)的塗層變成連(lián)續致密的熔敷層,與基材之間達到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,另一方麵可以減少因冷卻和重複加熱導致塗層脫殼的(de)產生。
重熔按其(qí)加熱方法,有感應(yīng)重熔、爐中重熔和火焰重熔等多種(zhǒng)形式。近幾年來,又發展了激光重熔技術(shù)。
高頻感(gǎn)應加熱重熔的加熱方式與高頻淬火相似,具有速度快(kuài),對工件(jiàn)基體熱影響小的(de)特點,是一種較為理想的重熔(róng)工藝。
爐中重(chóng)熔(róng)適用於難以用其他方法重(chóng)熔的大型工(gōng)件。重熔時應嚴格控製爐溫,一般(bān)控製在合金固相線以上10 ℃,最高不能超過合金固相線以上(shàng)30 ℃。以某種鎳(niè)基自熔性合金粉為例,其固相點為1035 ℃,液相點為1280 ℃,則爐溫應控製(zhì)在1045~1065 ℃之間(jiān)。在這個溫度(dù)範圍內,合金約有60%~80%液相和(hé)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,重熔是在保(bǎo)護氣氛中完成的,它(tā)能保護工件表麵避免產生高溫氧化。
火焰重熔:設備簡單,使用靈活,應用最廣泛。在火(huǒ)焰重熔時,一般采用重熔槍,操作時應注意如下幾點:
重熔(róng)槍應有(yǒu)足夠的火焰能量,一把不夠時,需增一、二把輔助槍。火焰(yàn)重熔時(shí),因火(huǒ)焰氣體的保(bǎo)護性不好,所以應特別注意從700 ℃至重熔完畢的時間(jiān)不應超過20 min。如果在700 ℃以上停留(liú)時間過長,塗層因高溫氧化(huà),超過自熔性合金的脫氧能力(lì),粉末會“發渣”自熔性變壞,甚至重熔無法繼(jì)續進行;
重(chóng)熔火焰宜采用中性焰,噴嘴距工件不(bú)宜過近,一般約(yuē)40 mm,薄件宜稍遠(yuǎn),厚件可稍(shāo)近;
重(chóng)熔不可以在工件的端部或邊緣(yuán)處開始,應從距離端(duān)部或邊緣約30 mm處開始;
重熔過程中,溫度的控製很重要,重熔溫度(dù)與粉末的熔點一般在1000 ℃左右,憑經驗控製,當(dāng)噴焊表麵(miàn)發(fā)現‘鏡麵’反光時,說明粉層已熔化(huà),重熔溫度已達到(dào)。若重熔溫度過低,熔渣不易(yì)浮出表(biǎo)麵,噴焊(hàn)層不(bú)能與基材實現良好的結合,冷卻後易開裂,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(zhěng)。
激光(guāng)重熔,激(jī)光的能量密度大,可(kě)作為重熔的熱源(yuán),激光重熔對工件(jiàn)基體的熱影響小,工件變形也小,能獲得(dé)性(xìng)能優異的塗層。但需有大(dà)功率激光器。
重熔後再需(xū)噴粉的工藝。重(chóng)熔後噴焊層(céng)厚(hòu)度將會收縮,其收縮量隨著粉末的不(bú)同而不同,一般收縮(suō)量為25%,例如重熔後發現加工餘量不夠需補噴粉時,應注意預熱溫度。此時(shí)表麵上存在的是氧化鎳而不是氧化鐵,若預熱溫度(dù)為250 ℃或略(luè)高些,則粉末中的硼、矽元素在此溫度下無法使氧化鎳還原,必(bì)須把預(yù)熱溫度提高到670~700 ℃時,然後進行噴粉,才能成功。
冷卻(què)和噴焊層後的加工:重熔結束後,應讓工件(jiàn)自行緩慢冷卻。易淬火的基體,在冷卻過程中,應防止由於組織相變而開裂。對於這種材料一般要采用等溫退火(huǒ)處理,若合金的線膨脹係數(shù)與基體的相差較大,更應采取緩冷措(cuò)施,如采用在石棉粉中,或在(zài)爐中緩冷。
薄件在(zài)噴(pēn)焊過程中易產(chǎn)生變形,則可趁工件尚未完全冷卻的熱態下進(jìn)行整形(xíng)校正。如果冷卻(què)後整形(xíng),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(què)過程中會產生較大的收縮力,導致噴焊層龜(guī)裂。尤其對材質特殊、形狀複雜的工件及噴焊層較厚時,應采取緩冷(lěng)措施,避免產生裂紋。
一般低碳(tàn)鋼、中碳鋼工件,自然空冷即可。剛性大,形狀複雜的工件,以及高碳鋼(gāng)、高錳鋼、熱鍛(duàn)模具鋼等材質工件,重熔完畢後可用石棉布裹起(qǐ)來,或(huò)覆蓋幹燥(zào)的加熱到(dào)100 ℃以上的(de)石棉粉進行緩冷。亦可放入爐中緩冷。這一類型工件(jiàn)在重熔過程(chéng)中就應采取相應的(de)保(bǎo)溫和緩冷措施。
18-8型奧氏(shì)體不鏽鋼在430~480 ℃間緩(huǎn)冷(lěng)時會在晶間析出碳化鉻,使合金抵抗晶間腐(fǔ)蝕能力下降,因而重熔後應將(jiāng)工件(jiàn)放在860~900 ℃左右的電爐或保護氣(qì)氛爐內,作穩定化處理。對於空冷硬化工具鋼或馬氏體不鏽鋼等工件,從奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變為馬氏(shì)體組織時,會產(chǎn)生相變膨脹,在(zài)緩冷時也易產生裂紋,因此需要(yào)在(zài)保溫爐內進行等溫回火處理,以控製組織結構的改變,爐內(nèi)溫度700~800 ℃,保溫8小時,然後緩冷。
 
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