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高速火焰噴涂主要工藝參數
以DJ型高速火焰噴涂系統為例,介紹工藝參數對涂層性能的影響。
(1)粉末特性目前粉末供應商提供了品種繁多的碳化物粉末,而粉末特性往往因其制粉工藝方法的不同而表現出較大的差異。粉末特性包括:粉末粒度分布、顆粒形狀、表面粗糙度等。圖217為兩種不同制粉工藝生產的WC/12Co粉
末的掃描電鏡照片,粉末1為團聚燒結制得,粉末2為直接燒結制得。雖然粉末成分相同,但由于制粉工藝不同,其形貌存在較大差異:粉末1為球狀顆粒,表面粗糙多孔;粉末2為不規則塊狀顆粒,表面較光滑。兩種粉末粒度基本相同,約為17~45μm。研究表明:團聚燒結法生產的碳化物粉末,其粒度均勻、形狀規則(接近球形)、表面粗糙多孔、流動性好。該類型粉末用DJ2700設備噴涂,其涂層性能明顯優于其他類型粉末的涂層。對DJ2700設備來說,適宜的粉末粒度為15~40μm。
(2)氧燃氣流量和比例高速火焰噴涂的焰流溫度及特性取決于氧燃氣流量和混合比例。高速火焰噴涂時,首先應按照設備的規定要求確定氧氣和燃氣的流量,以保證噴槍焰流達到設計的功率水平。實際生產過程中有多種因素可導致氧燃氣比例的波動,而氧燃氣比例對確定最終的涂層組織十分重要。理論上,丙烷完全燃燒要求氧與丙烷的比例為5∶1(C3H8+5O2=4H2O+3CO2),這一燃燒比例產生的是中性焰(即燃燒時氧與燃氣分子全部耗盡)。若燃氣比例下降,焰
流中未消耗盡的氧分子將產生“氧化”氣氛,導致熔融粉末粒子的過度氧化,涂層中氧化物含量增多?;旌蠚庵腥細膺^多會產生低溫貧氧的火焰,所得涂層中未熔粒子和孔洞增多,而氧化物含量降低。事實上,中性焰是不存在的,在高溫燃燒過程不是完全可逆的,反應物與反應產物以熱平衡和化學平衡方式共存。研究結果表明:對DJ型高速火焰噴涂系統,當氧燃氣比例在42~56之間時,可獲得高性能的涂層。
(3)噴涂距離研究表明:DJ型高速火焰噴涂系統,當粉末粒子在距噴槍出口100mm以內即已達到了其最高溫度。隨著噴距的增加粒子溫度逐漸降低,在100~230mm范圍內,粒子溫度大約降低了60℃,其降低幅度并不大,粒子仍可保持約1775℃的高溫;而粒子速度在距噴槍出口大約190mm內是一個逐漸加速的過程,在距噴槍出口190~200mm達到480m/s以上的最高速度,在170~230mm噴距上,粒子速度基本維持在480m/s以上??紤]到高溫焰流對基體傳熱的不利影響,噴距在可能的情況下應盡量增大,故對DJ型高速火焰噴涂系統來說,適宜的噴距應為190~230mm。與其他噴涂工藝相比,高速火焰噴涂噴距的可調整范圍是比較大的,這得益于粒子的高速度。較大的噴距可調范圍對實際生產十分有利,因為可以根據工件的形狀、大小、涂層厚度等要求選擇適宜的噴距,以得到綜合性能最好的涂層。
(4)送粉量對任何熱噴涂工藝來說,送粉量都是影響涂層性能的一個重要參數。某種粉末在某一具體的噴涂工藝條件下,都對應有一適宜的送粉量范圍。若送粉量過小,可能的不利影響有:
1)被噴涂粉末過熔,粉末燒損,煙霧大,易污染涂層。
2)每一遍噴涂不能完全覆蓋其掃過的路徑,造成涂層孔隙率增大。
3)延長了噴涂時間易造成工件過熱涂層開裂和生產成本的增大。若送粉量過大,可能的不利影響有:
1)粉末熔化不充分,涂層結合強度降低,孔隙率增大。
2)涂層應力增大,導致涂層開裂。
3)粉末沉積率下降,生產成本提高。
研究表明:使用DJ系統噴涂WCCo涂層,當送粉量在38~70g/min之間變化時,涂層孔隙率在112%~2%之間,顯微硬度在1000~1300HV,粉末沉積率為40%~50%,涂層性能優。噴涂CrCNiCr涂層,當送粉量在27~45g/min之間變化時,可獲得令人滿意的涂層質量。
本文標簽:熱噴涂
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