热喷焊技术的研究综述.doc
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1、热喷焊技术的研究综述一前言 随着现代工业的发展,对材料的性能也提出了越来越高的规定。磨损是材料的重要失效形式之一,它严重影响着机械产品的性能质量和使用寿命,也导致了巨大的经济损失。据报道,目前全世界用于机械行业的能量,有13消耗在磨损上,机械零部件由于磨损失效的约占零部件总数的6080。因此,如何提高材料的耐磨性一直受到人们的关注。所以,研究和发展材料的表面解决技术就具有重大的技术和经济意义。而表面解决技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。热喷焊技术就是这种表面防护和强化的技术之一。【1】热喷焊技术是2O世纪6O年代出现的一种进行表面防护与强化的喷焊技术,属于表面强化技术领域。采用热
2、源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化,实现图层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合,消除孔隙,这就是热喷焊技术。根据采用的热源不同,热喷焊技术有氧-乙炔火焰喷焊和等离子喷焊两种。具有施工效率高,喷焊材料范围广,成本低等优点。因此,近年来其技术和生产应用发展不久,现已广泛应用于航空、石化、机械等领域。【1】二.热喷焊技术的发展现状及应用 热喷焊的特点:(1)热喷焊层组织致密,冶金缺陷很少,与基材结合强度高;(2)热喷焊材料必须与基材相匹配,喷焊材料和基材范围比热喷涂窄得多;(3)热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多;(4)热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一定差别,热喷焊过程中基体表面会
3、少量熔化,并与喷焊材料发生合金化,导致喷焊层的成分与本来设计的喷焊材料会有差异。【2】 采用氧-乙炔火焰作为喷焊热源的工艺称作氧-乙炔火焰喷焊技术。 氧-乙炔喷焊设备简朴,重要有喷焊枪、氧气瓶和乙炔瓶。等离子弧热喷焊是采用转移型等离子弧为重要热源,在金属表面喷焊合金粉未的方法。一般采用两台整流电源,将负极并联在一起,通过电缆接至喷枪的电极,其中一台电源的正极接喷枪的喷嘴,用于产生非转移弧;另一台电源的正极接工件,用于产生转移弧。喷枪的喷嘴和电极通水冷却,采用氩气作等离子气,一方面用高频火花点燃非转移弧,然后运用非转移弧在电极和工件之间选成的导电通道引然非转移弧,在建立转移弧的同时,由送粉器向喷
4、枪输送粉未,粉未通过电弧后喷射到工件上。所以,转移弧一建立,就在工件上形成了熔池,使合金粉未在工件上熔融。随着喷枪和工件的相对移动,液态合金逐渐凝固,便形成了合金喷焊层。国内热喷焊技术的研究始终受到国家的重视,一直是“六五”、“七五”规划的重点推广项目,并获得了技术经挤效益,随着对新材料的进一步开发和应用,热喷焊技术将不断的完善和发展。热喷焊技术是基于热喷涂技术发展起来的。早在192023,瑞士工学博士M 【J Schoop发明了第一个金属喷涂装置金属熔液式喷涂(Mctal Spraying)。【3】此后,Schoop致力于喷涂装置的改善,于192023制成了线材火焰喷枪。192023Scho
5、op提出了电弧喷涂的设计,并于192023制成了实用型的电弧喷枪。线材火焰喷涂和电弧喷涂作为重要的热喷涂方法,在30年代得到了发展,美国METCO金属喷涂工程公司成立后,相继研制出用空气涡轮送丝的E型系列喷涂枪和用马达送丝的K型系列喷枪。第二次世界大战初期,自熔性合金粉末出现,粉末火焰喷涂风靡一时“火焰喷涂(FlameSpraying)”几乎成了热喷涂的同义词。【3】5O年代末期,随着现代航空工业和宇航业的发展,美国联合碳化物公司研制成功燃气反复爆炸喷涂。同时,美国Plasmadyne公司开始研制等离子喷涂(Plasma Spraying)设备。相隔不久,美国METCO公司和其它公司也致力于可
6、以喷涂陶瓷涂层的等离子喷涂设备的研究。到了6O年代,等离子喷涂技术已经在工业上应用,6O年代中期等离子弧热喷焊技术研制成功。随着各种热喷涂、热喷焊技术的全面发展,国际间的交流逐渐开展,1965年在英国召开了第一届国际金属喷涂会议,此后每23年召开一次。8O年代,热喷涂技术又有了新的发展。突出表现在研制成功超音速火焰喷涂和将电子计算机应用于热喷涂设备之中,使热喷涂涂层向着更高的质量和精密化方向发展。此后,热喷涂技术进一步向工业部门民用产品大批量生产,其增长速度有了大幅度提高,“热喷涂工业”真正成长起来。我国热喷涂技术的应用始于4O年代末期,5O年代开始制造线材火焰喷枪和粉末气喷枪。6O年代初研制
7、成功封闭式喷嘴固定式电弧喷枪和陶瓷粉末气喷枪。60年代中期开始研制等离子喷涂设备和自熔性合金粉末制造技术。6O年代末期开始研究等离子弧热喷焊技术,同时开始应用粉末火焰喷焊技术。70年代各种喷涂方法相继运用于生产,其中火焰喷涂和电弧喷涂技术大量应用于旧件修复。【4】1981年我国召开了推广应用热喷涂技术工作会,开始在全国推广应用,已基本形成了热喷涂设备和材料的生产体系。国内等离子弧热喷焊技术的研究始终受到国家的重视,直是“六五”、“七五”规划的重点推广项目,并获得了技术经挤效益,随着对新材料的进一步开发和应用,等离子弧热喷焊技术将不断的完善和发展。欧美国家从事等离子弧热喷焊技术的研究比较早,现已
8、形成大规模的开发、研制、生产基地。涌现出一大批跨国公司,如美国的Miller公司、M o公司,瑞士的CastCin公司等。他们分别开发了自己的系列产品,并在实际应用中不断加以改善。在日本,等离子弧热喷焊起步相对较晚,但比较注重世界一流设备的引进和研究,特别是近几年来发展迅速。与先进国家相比,我国对等离子弧热喷焊先进技术的研究重要集中在高校和科研机构。在设备改善方面,西北工业大学开展了脉动等离子弧热喷焊技术研究,通过在工件和喷枪阳极(喷嘴)问接入高频的IGBT无触点开关,成功地实现了转移弧和非转移弧的高频交替工作,实现了单一电源下的等离子弧热喷焊。【4】西安交通大学开展了适宜于AI、Mg及其合金
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