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高速火焰喷涂主要工艺参数

1713 人参与  2013年02月15日 08:04  分类 : 喷涂技术工艺 喷涂设备  评论

高速火焰喷涂主要工艺参数

以DJ型高速火焰喷涂系统为例,介绍工艺参数对涂层性能的影响。
(1)粉末特性目前粉末供应商提供了品种繁多的碳化物粉末,而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括:粉末粒度分布、颗粒形状、表面粗糙度等。图217为两种不同制粉工艺生产的WC/12Co粉
末的扫描电镜照片,粉末1为团聚烧结制得,粉末2为直接烧结制得。虽然粉末成分相同,但由于制粉工艺不同,其形貌存在较大差异:粉末1为球状颗粒,表面粗糙多孔;粉末2为不规则块状颗粒,表面较光滑。两种粉末粒度基本相同,约为17~45μm。研究表明:团聚烧结法生产的碳化物粉末,其粒度均匀、形状规则(接近球形)、表面粗糙多孔、流动性好。该类型粉末用DJ2700设备喷涂,其涂层性能明显优于其他类型粉末的涂层。对DJ2700设备来说,适宜的粉末粒度为15~40μm。
(2)氧燃气流量和比例高速火焰喷涂的焰流温度及特性取决于氧燃气流量和混合比例。高速火焰喷涂时,首先应按照设备的规定要求确定氧气和燃气的流量,以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。实际生产过程中有多种因素可导致氧燃气比例的波动,而氧燃气比例对确定最终的涂层组织十分重要。理论上,丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1(C3H8+5O2=4H2O+3CO2),这一燃烧比例产生的是中性焰(即燃烧时氧与燃气分子全部耗尽)。若燃气比例下降,焰
流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气氛,导致熔融粉末粒子的过度氧化,涂层中氧化物含量增多。混合气中燃气过多会产生低温贫氧的火焰,所得涂层中未熔粒子和孔洞增多,而氧化物含量降低。事实上,中性焰是不存在的,在高温燃烧过程不是完全可逆的,反应物与反应产物以热平衡和化学平衡方式共存。研究结果表明:对DJ型高速火焰喷涂系统,当氧燃气比例在42~56之间时,可获得高性能的涂层。
(3)喷涂距离研究表明:DJ型高速火焰喷涂系统,当粉末粒子在距喷枪出口100mm以内即已达到了其最高温度。随着喷距的增加粒子温度逐渐降低,在100~230mm范围内,粒子温度大约降低了60℃,其降低幅度并不大,粒子仍可保持约1775℃的高温;而粒子速度在距喷枪出口大约190mm内是一个逐渐加速的过程,在距喷枪出口190~200mm达到480m/s以上的最高速度,在170~230mm喷距上,粒子速度基本维持在480m/s以上。考虑到高温焰流对基体传热的不利影响,喷距在可能的情况下应尽量增大,故对DJ型高速火焰喷涂系统来说,适宜的喷距应为190~230mm。与其他喷涂工艺相比,高速火焰喷涂喷距的可调整范围是比较大的,这得益于粒子的高速度。较大的喷距可调范围对实际生产十分有利,因为可以根据工件的形状、大小、涂层厚度等要求选择适宜的喷距,以得到综合性能最好的涂层。
(4)送粉量对任何热喷涂工艺来说,送粉量都是影响涂层性能的一个重要参数。某种粉末在某一具体的喷涂工艺条件下,都对应有一适宜的送粉量范围。若送粉量过小,可能的不利影响有:
1)被喷涂粉末过熔,粉末烧损,烟雾大,易污染涂层。
2)每一遍喷涂不能完全覆盖其扫过的路径,造成涂层孔隙率增大。
3)延长了喷涂时间易造成工件过热涂层开裂和生产成本的增大。若送粉量过大,可能的不利影响有:
1)粉末熔化不充分,涂层结合强度降低,孔隙率增大。
2)涂层应力增大,导致涂层开裂。
3)粉末沉积率下降,生产成本提高。
研究表明:使用DJ系统喷涂WCCo涂层,当送粉量在38~70g/min之间变化时,涂层孔隙率在112%~2%之间,显微硬度在1000~1300HV,粉末沉积率为40%~50%,涂层性能优。喷涂CrCNiCr涂层,当送粉量在27~45g/min之间变化时,可获得令人满意的涂层质量。

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本文标签:热喷涂  

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