氧(yǎng)-乙炔火焰(yàn)粉末噴焊工藝
點擊量:2594 發布時(shí)間(jiān):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
根據噴塗和重熔的先後次序,氧-乙炔焰粉末噴(pēn)焊工藝可分為“一步法(fǎ)”和“二步法”。
(1)“一步法”噴焊(hàn)工藝
所(suǒ)謂“一步法”噴焊,是噴(pēn)塗和重熔使用(yòng)同一把噴槍,在一道工序內完成,即邊(biān)噴邊熔。
1)工藝(yì)程序
“一步法”噴焊(hàn)的工作工(gōng)藝一般按照下述程(chéng)序進行:
工件表麵製備(bèi)——工件預熱——預噴(pēn)保護層——從邊緣開始局部加熱——邊噴邊熔(按一定的(de)路(lù)線邊噴邊熔前進(jìn),直至(zhì)全部完成)——工件緩冷。
預噴保護層指的是先將整個工件表麵上製備一層0.1~0.2 mm的合金粉末(mò)塗層,將工件保護起來,避(bì)免在噴焊過程中工(gōng)件表麵受熱氧化。
2)工藝控製要點
工藝控(kòng)製的關鍵是調整(zhěng)火焰和對工件加熱溫度的控製。其操作要點如下:
① 預熱溫(wēn)度。火焰(yàn)噴焊的預熱火焰宜采用中性焰或(huò)微碳化焰,預熱溫度往往(wǎng)高於噴(pēn)塗時(shí)的預熱(rè)溫度,一(yī)般為250~350 ℃,視具(jù)體材料而定。
② 起始局部(bù)加熱時火焰和溫度控製。宜采用柔和的中性焰(yàn),槍距壓低到(dào)20~30 mm,夾角為(wéi)60~80°,將工件表麵加熱到500~600 ℃(呈暗紅色),或保護層開始潤濕,即可開始邊(biān)噴邊熔(róng)。在噴焊過程中,噴(pēn)槍與工件表麵的(de)距離因(yīn)噴槍(qiāng)的型號不同而有(yǒu)差異。用SPH-2/h噴槍(qiāng)噴焊距離一般在20~50 mm之(zhī)間變動,加熱和熔融時為20 mm左右,噴粉時為50 mm左右。
③ 邊(biān)噴邊(biān)熔時的溫度和速度控製。采用間隙式的(de)噴(pēn)塗和(hé)加熱,待局部(bù)區域達到要求厚度並熔(róng)融,呈現“鏡麵反光(guāng)”後,再向前均勻而緩慢地移動噴槍開(kāi)始下一個相鄰(lín)的局部區域的噴焊。整個噴焊的(de)過程是噴、熔交替(tì),周期(qī)性地進(jìn)行,槍口沿噴焊麵前移速度及(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(zhèng)噴(pēn)勻、熔(róng)透。
④ 冷卻。由於自熔性合金的線(xiàn)膨脹係數較大,塑性較差,因而在冷卻時容易產生裂紋。尤其在噴焊層較厚,或零件較大時,基體淬透性較好時,更易產生(shēng)裂紋(wén)。因此,噴焊後更應該(gāi)讓零件均勻地緩冷,必(bì)要時應采取等溫退火處理。
噴焊好(hǎo)的零件可以進行噴焊層的後加工。
“一步法”噴焊工藝特點:
① 噴粉和(hé)重(chóng)熔是(shì)交替或同時進行,粉末是直接噴入熔池的,所以要求粉末(mò)的粒度(dù)細、分布比較(jiào)分散。
② 輸入工件的熱量較低,對基體金屬組織(zhī)影響較小,工件變形較小。
③ 噴焊層的厚度可在較大範(fàn)圍內變化,一般為0.8~1.2 mm,很少超(chāo)過2 mm。
④ 工藝簡單,操作(zuò)靈活。
它的缺點是一(yī)般都采用手工操作,勞動條(tiáo)件差,生產率較低,噴焊層的(de)均勻性和質量隨操作者(zhě)熟練程度而異,不易穩定。用機械化操(cāo)作噴焊(hàn)層的成型較好,且質量穩定。
“一步法”的應(yīng)用範圍。小零件的表(biǎo)麵(miàn)保護性熔敷和修理(lǐ);中型或大型零件的(de)邊(biān)角處的(de)表麵保護性熔敷及處(chù)理;某些零件損壞甚至(zhì)斷裂後,可以進行局部修(xiū)補(bǔ)和(hé)連接(jiē)。
(2)“二步法”噴焊工藝
所謂“二步法”,是噴塗和重熔分兩道工序完成,先噴(pēn)塗塗層(céng)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(gōng)件表麵製備——工(gōng)件預熱——預噴保護層——噴(pēn)塗——工件升溫(wēn)——重熔——工件升溫或降溫——二次(cì)噴塗(tú)——二次重熔(róng)——工件緩冷。
“二步法”噴焊關鍵在噴塗和重熔兩道工序,以及全(quán)過(guò)程對工(gōng)件溫度的控製。
2)噴塗
宜采用大功率兩用槍(qiāng)(SPH-E型(xíng)槍或SPHT-6/h、SPHT-8/h)或大功率(lǜ)噴塗槍(qiāng)(SPH-E2000型噴(pēn)槍)進行噴(pēn)塗,使得有較(jiào)高(gāo)的噴塗(tú)效率。
噴塗時宜采用中性焰,噴塗距(jù)離一般為100~200 mm。噴槍型號不同(tóng),噴塗(tú)距離也(yě)不同。SPH-4/h型噴槍的噴塗距離約為100~150 mm,SPH-6/h型噴槍的噴塗距離為(wéi)200 mm。為了保證塗層厚薄均(jun1)勻和獲得(dé)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(hòu)的塗層,可采用多次噴粉的辦法。一般噴焊層的厚度以不(bú)大於1.5 mm。含有碳化鎢(wū)的合金粉末,因重熔比較困難,塗層不宜偏厚,一般不超(chāo)過0.5 mm。對磨損深度大於1.5 mm的零件(jiàn),則可通過多次噴粉和重熔達到,在整個噴焊過程中,工件的溫度應保持(chí)350 ℃左右(yòu)。如果溫度迅速下降,則塗層易產生龜裂和剝落。工件較大,噴(pēn)焊時間較長時,可采用(yòng)其它方法輔助加熱。
噴塗過程中,噴槍的移動與噴(pēn)塗(tú)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,在平麵零件噴粉時,噴嘴與噴塗(tú)平麵的角度最好(hǎo)在60°~80°之間。
3)重熔
在“二步法”噴焊工藝(yì)過程中,重熔是一道關鍵的(de)工序。重熔操作是把噴(pēn)塗層加熱到固、液相之間的溫度範圍,使原來比較疏鬆多孔的塗層(céng)變成連續致密的熔敷層,與基材之間達到完全(quán)的擴散結合或微冶金結合。
重熔要在噴粉後(hòu)工件溫度尚未降低時立即進行(háng),這樣一方麵可減少熱量損失,另一方麵可以減少因冷卻(què)和重複加熱導致塗層脫(tuō)殼的產生(shēng)。
重熔按其加熱方法,有感(gǎn)應重熔、爐中重熔和火焰重熔等多種形式。近幾年來(lái),又發展了激光重熔技(jì)術。
高頻感(gǎn)應加熱重熔的加熱方式(shì)與高頻淬火相(xiàng)似(sì),具有速度快,對工件基體熱(rè)影響(xiǎng)小的特點(diǎn),是一種(zhǒng)較為理想的重熔工藝。
爐中(zhōng)重(chóng)熔適用於難以用其他方(fāng)法重熔的大(dà)型工件。重熔時(shí)應嚴格(gé)控製爐(lú)溫,一般(bān)控(kòng)製在合金固相(xiàng)線以上10 ℃,最高不(bú)能超過合(hé)金固相線以上30 ℃。以某種(zhǒng)鎳(niè)基自熔性合金粉為例,其(qí)固相點為1035 ℃,液相點為1280 ℃,則爐溫應控製在1045~1065 ℃之間。在這個溫度範圍內(nèi),合金約有60%~80%液相和20%~40%固相,此時有足夠的粘度(dù),不致於流淌(tǎng)。
在爐中重熔(róng),工件升溫較慢。在一般情況下(xià),重熔是在保護氣氛中完成的,它能保護(hù)工件表麵避免產生高溫氧化。
火(huǒ)焰重熔:設備(bèi)簡單,使(shǐ)用靈活(huó),應用最廣泛。在火焰重熔時,一般采用重熔槍,操作時應注意如下幾(jǐ)點:
重熔槍應有足夠的火焰(yàn)能量(liàng),一把不夠(gòu)時,需增一、二把輔(fǔ)助槍。火焰(yàn)重熔時,因火焰氣體的保護性不好,所以應特別注(zhù)意從700 ℃至重熔完(wán)畢的時間不應超(chāo)過20 min。如果在700 ℃以上(shàng)停留時間過長,塗層(céng)因高溫氧(yǎng)化,超過自熔性合金的脫氧能力,粉末會“發渣(zhā)”自熔(róng)性變(biàn)壞,甚至(zhì)重熔無法繼續進行(háng);
重熔火焰宜采用(yòng)中性焰,噴嘴距工件不宜過(guò)近,一般約40 mm,薄件(jiàn)宜稍遠,厚件可稍近;
重熔不可以在工件的端(duān)部或邊緣處開始(shǐ),應從距離端部或邊緣約30 mm處開始;
重熔過程中,溫度(dù)的控製很重(chóng)要,重熔(róng)溫度與粉末的(de)熔點一般在1000 ℃左(zuǒ)右,憑經驗控製,當噴焊(hàn)表麵發現‘鏡麵(miàn)’反光(guāng)時,說(shuō)明粉(fěn)層已熔化,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(bú)能與基材實現良好的結合(hé),冷卻後易(yì)開裂,硬度(dù)不均且偏低。溫度過高,熔化層溢流,出現波浪(làng)狀,影響表麵平(píng)整。
激光重熔(róng),激光的(de)能量密度大,可作為重熔的熱源,激(jī)光重熔對工件基體的熱影響小(xiǎo),工件變形也小,能獲得性能優(yōu)異的(de)塗層。但需有大功率激光器。
重熔後再需(xū)噴粉的工藝。重熔後噴焊層厚度將會收縮,其收縮量(liàng)隨著粉末的不同而不同,一般收縮量為(wéi)25%,例(lì)如重熔後發現加工(gōng)餘量(liàng)不夠需補噴粉時,應注(zhù)意(yì)預熱溫度。此時(shí)表麵上存在的是氧化鎳而不是氧化(huà)鐵,若預熱溫度為250 ℃或略高(gāo)些,則粉末中的硼(péng)、矽元素在此溫度下無法(fǎ)使氧化鎳還原(yuán),必(bì)須把預熱溫度(dù)提高到670~700 ℃時,然後進行噴粉,才能(néng)成功。
冷卻和噴焊層後的(de)加工:重熔(róng)結(jié)束後,應讓(ràng)工件自行緩慢冷卻。易淬(cuì)火的(de)基(jī)體,在(zài)冷(lěng)卻過程中,應防止由於組(zǔ)織相變而開裂(liè)。對於這種材料一般要采用等溫退火處理,若合金的線膨脹係數與基(jī)體的相差較大,更應采取緩冷措施,如采用在石棉粉中,或在(zài)爐(lú)中緩冷。
薄(báo)件在噴焊過程中易產生變形,則可趁工件尚未完全冷卻的熱態下進行整形(xíng)校(xiào)正。如果冷卻後整形,則噴焊層易開裂。
4)工件(jiàn)冷卻
塗層重熔後溫(wēn)度較高,由於合金脆性大,在冷(lěng)卻過程中會產生較大(dà)的收(shōu)縮力,導致噴焊層龜裂。尤其對材質特殊、形狀複雜的工件及噴焊層較厚時,應采取緩冷措施,避免產生裂紋。
一般低碳鋼、中碳(tàn)鋼工件,自然(rán)空冷即可。剛性大,形狀複雜的工(gōng)件,以(yǐ)及高碳鋼、高錳鋼、熱鍛模具鋼等材質(zhì)工件,重(chóng)熔完畢後可用石棉布裹起來,或覆蓋幹燥的(de)加熱到100 ℃以上的石棉粉進行緩冷。亦可放入爐中緩冷。這一類型工件在重(chóng)熔過程中就(jiù)應采(cǎi)取相應的保溫和(hé)緩冷措施。
18-8型奧氏體不鏽鋼在430~480 ℃間緩冷時會在(zài)晶間析出碳化鉻,使合(hé)金抵抗晶間腐蝕能力下降,因而重熔後應將工件放在860~900 ℃左右的電爐或保護氣氛爐內(nèi),作穩定化處理。對於空(kōng)冷(lěng)硬化(huà)工具(jù)鋼或馬氏(shì)體(tǐ)不鏽鋼等工件(jiàn),從(cóng)奧氏體冷卻轉變為馬氏體組織時,會產生相變膨脹,在緩冷時也易產(chǎn)生裂紋,因此需要(yào)在保溫爐內進行(háng)等溫回火處理,以控(kòng)製組(zǔ)織結(jié)構的(de)改變,爐內溫度700~800 ℃,保溫8小(xiǎo)時,然後緩(huǎn)冷。

