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激光熔覆與噴涂原理激光熔覆是材料表面改性技術的一種重要方法，它是利用高能密度激光束將合金材料熔覆（噴涂）在基材表面上，得到具有與基體材料完全不同成分和性能的合金層。利用激光技術可以進行表面噴涂，同樣可以進行表面熔覆。兩者之間的區別在于：噴涂是利用激光束將涂層材料加熱至熔融狀態，再由壓縮氣體加速噴射沉積到基材表面形成涂層；激光熔覆是將涂層材料與基材表面完全熔化的快速凝固過程，熔覆層與基體材料表面形成完全冶金結合。但激光噴涂目前應用較少。激光噴涂原理簡圖１—基體２—涂層３—涂層材料４—激光束焦點５—壓縮氣體噴嘴６—壓縮氣體進口７—送粉氣進口８—聚焦鏡保護氣９—激光束１０—聚焦鏡激光熔覆原理簡圖１—基體２—熔覆層３—激光束４—合

等離子噴焊涂層和工藝技術特點（１）涂層組織特點等離子噴焊層與基體材料在焊層與基材界面上有明顯的互溶區，基材存在一定深度的熱影響區，是典型的冶金結合。等離子噴焊能量集中，冷凝速度較快，噴焊層呈樹枝狀結晶的金相組織。噴焊層與基材間是冶金結合，一般無氣孔和氧化物夾渣。噴焊層厚度范圍大，最厚可達十幾毫米，但噴焊層因熱應力和熔池結晶過程中產生的組織應力，使高硬度材料噴焊層裂紋敏感性較強。（２）工藝特點等離子噴焊一般配有噴焊機床，自動化程度高，適于規則、大批量零件的生產。

等離子噴焊設備構成設備由整流電源、控制柜、送粉器、噴槍等組成。等離子噴焊設備構成簡圖（１）整流電源噴焊用的整流電源在技術性能要求上與常用的弧焊電源基本相同。對電源的性能要求及其技術參數列于表２１５。電源類型有：晶閘管整流電源、晶閘管逆變電源等。（２）噴槍等離子噴焊槍在結構上與等離子噴涂槍類似，主要區別在于噴嘴和電極的幾何尺寸差別較大。噴嘴材料選用純銅，因噴焊槍要產生柔性等離子弧，所以噴嘴壓縮孔道短而粗。電極主要鎢鈰合金，端部為錐形，錐角略小于噴嘴的壓縮角。等離子噴焊電源的性能要求及技術參數項目             

等離子噴焊等離子噴焊是采用轉移型等離子弧為主要熱源，在金屬表面噴焊合金粉末的方法。一般采用兩臺整流電源，將負極并聯在一起，通過電纜接至噴槍的電極，其中一臺電源的正極接噴槍的噴嘴，用于產生非轉移??；另一臺電源的正極接工件，用于產生轉移弧。噴槍的噴嘴和電極通水冷卻，采用氬氣作等離子氣，首先用高頻火花點燃非轉移弧，然后利用非轉移弧在電極和工件之間造成的導電通道引燃轉移弧。在建立轉移弧的同時，由送粉器向噴槍輸送粉末，粉末通過電弧后噴射到工件上。所以，轉移弧一建立，就在工件上形成了熔池，使合金粉末在工件上熔融。隨著噴槍和工件的相對移動，液態合金逐漸凝固，便形成了合金噴焊層。等離子噴焊包括噴涂和重熔兩個過程，但這兩個過程是同時進行的。在噴涂過程中，粉末通過弧柱的加熱，一般以半熔化狀態沉積

釬焊材料主要包括經過熱噴涂工藝后還需進行隨后的擴散熱處理的涂層材料。一般來說，釬焊時，焊件是依靠熔化的釬料凝固后聯結起來的。因此，釬焊接頭的性能在相當程度上取決于釬料。為了保證優異的工藝性能和獲得高質量的釬焊接頭，釬料應滿足以下幾項基本要求：1）釬料應具有合適的熔點。其熔點至少應比母材的熔點低幾十度。兩者的熔點過于接近會使釬焊過程不容易控制，甚至導致釬焊金屬晶粒長大、過燒以及局部熔化。2）釬料應具有良好的潤濕性，能充分填滿間隙。3）釬料與母材的擴散作用應保證制件的牢固結合。4）釬料應具有穩定和均勻的成分。5）釬料應使所得到的釬焊接頭滿足產品的技術要求，如力學性能、物理化學性能等。6）考慮到釬料的經濟性，應盡量少含和不含稀有金屬和貴重金屬。釬料由于常在高溫下工作，故

感應重熔１原理通過高頻或中頻感應，利用在工件和涂層中產生的感應電流（渦流）來加熱和熔化涂層。感應電流的大小與磁場強度和磁場變化頻率有關。通常，頻率越高，則渦流流過物體的表面層越薄，物體的加熱深度也越淺。因此感應電流的電源頻率應按照加熱的要求來選取，而感應設備的功率則取決于被加熱體的重量、體積、比熱、加熱時間和溫度。實際生產中，電源頻率和設備功率可參照經驗公式計算來確定。一般，用來感應重熔的工件尺寸較大且涂層厚度都在０８ｍｍ以上，所以大部分感應重熔采用的是中頻設備。２設備組成感應重熔的設備組成是在氧乙炔火焰粉末噴涂設備的基礎上再增加高頻或中頻感應設備。３涂層和工藝特點（１）涂層特點感應重熔對工件基體傳熱少，熔池冷凝速度快，晶粒生長受到抑制

熱噴涂材料選擇的基本原則正確的熱噴涂涂層材料的選擇是一個連續而復雜的過程，它應該從涂層初始設計階段開始，直到涂層使用性能的參考結束為止。涂層設計工作者必須具有各種涂層材料的材料科學基礎知識和對使用工況條件的深刻了解，還應對各種熱噴涂工藝的特性及噴涂工藝過程的影響有充分的認識，才能實現最佳的涂層材料選擇和設計。對涂層材料的要求是多種多樣的，特別是涂層材料的功能選擇原則。在此對熱噴涂涂層材料的選擇應該遵守的原則歸納如下：1）依據使用工況條件或設計的涂層性能指標參數，選擇涂層材料的功能，首先必須滿足功能要求。2）滿足熱噴涂工藝的需要，如線材的直徑、表面質量，粉末的粒度、流動性、松裝密度等。3）與基體材料有良好的性能匹配關系。

實際工作應用中，我們將熱噴涂材料按種類分為線（棒）材噴涂材料、粉末噴涂材料、釬焊材料和輔助材料。熱噴涂線（棒）材分為火焰噴涂用和電弧噴涂用線（棒）材。熱噴涂粉末材料又分為金屬及合金粉末、自熔性合金粉末、可磨耗涂層粉末、陶瓷粉末、金屬陶瓷粉末、復合粉末材料。釬焊材料主要包括經過熱噴涂工藝后還需進行隨后的擴散熱處理的涂層材料。輔助材料主要包括噴砂處理用材料、遮蔽材料和封孔材料。

氧-乙炔火焰重熔設備組成氧乙炔火焰重熔的設備組成與氧乙炔火焰粉末噴涂類似，只需增加重熔槍。輔助設備上要增加加熱和緩冷裝置，以便在重熔過程中能夠有效地控制工件的溫度。若采用一步法噴焊，只需要氧氣、乙炔供給裝置和噴焊槍，因而設備組成簡單，移動方便。（１）噴焊槍是氧乙炔火焰重熔的主要工具。許多氧乙炔火焰粉末噴槍都具備既可噴涂又可重熔的功能，如前面介紹的ＱＴＥ７／ｈ型噴槍等。目前使用最普遍的是中小型噴焊槍，既可用于一步法噴焊，也可用于二步法噴焊。這一類噴焊槍屬于射吸式，采用混合氣送粉。氧氣抽吸乙炔的射吸結構及氧氣、乙炔流量的調節機構與普通焊炬原理一樣，集中安裝在手柄上。與普通焊炬不同的是增加了粉末輸送裝置，它由粉罐（粉斗）、送粉閥及射吸室等部分組成。當混合氣進入射吸室后

爆炸噴涂人們很早就發現可以根據燃燒的激烈程度將可燃氣體的燃燒過程分為：普通燃燒過程、爆燃過程、普通爆炸過程和爆轟過程。其中爆轟過程是最激烈和最不易獲得的，以氧氣和乙炔為例，在爆炸過程中爆炸中心的溫度高達３４００℃以上，爆轟波產生的速率在１５００ｍ／ｓ以上。研究表明在一端封閉長１～２ｍ的管子中充滿氧氣和乙炔，在封閉端點燃該混合氣體可以獲得爆轟過程，同時產生爆轟波。２０世紀５０年代中期，美國聯合碳化物公司首先利用該原理制備了世界上第一臺爆炸噴涂設備（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｇｕｎ，簡稱Ｄｇｕｎ），用于各種零部件的涂層制備和零件修復。爆炸噴涂原理爆炸噴涂的基本原理爆炸噴涂的基本原理是利用可燃氣體爆炸產生的沖擊波能量，將待涂覆的粉末顆粒加速加熱，轟擊到基體表面形成涂