热喷涂技术与应用论文
热喷涂技术的应用
热喷涂技术的应用一、前言电力工业是国民经济的基础产业,是实现现代化的物质基础。
改革开放以来,为适应我国快速发展的国民经济的需求,电力工业也得到了飞速的发展。
据统计,到1995年底,我国发电机设备装机容量已超过2亿千瓦,已经连续9年每年新增大、中、型机组超过1000万千瓦。
近几年还达到1500万千瓦左右。
“九•五”计划期间,我国将要新增加装机8300万千瓦,新增发电量4000亿千瓦时。
到2000年,全国电力装机将达到2.9亿千瓦,年发电量达14000亿千瓦时,2010年全国电力装机更将达到5.5亿千瓦左右。
广东省一直处于我国改革开放的前沿,电力工业的发展更是令人瞩目,大亚湾核电站,从化抽水蓄能电站及为数不少的大、中型火电站如雨后春笋般相继矗立于南粤大地,保证了我省经济持续高速的动力需求,有力地推动了我省改革开放的进程。
然而,在电力工业中其中特别是火电厂,从锅炉、气轮机、电机的主机系统,到制粉、出灰等辅助部分,常常由于系统中的某一零件的局部磨损或高温腐蚀而失效,不但影响电厂的安全运行,而且为恢复运行、修复和更换已损坏的部件,不仅需要投入大量人力、物力、财力而且在修理和更换期间,必定影响发电,造成巨大的经济损失。
根据美国通行的电力系统性评价分析方法,设备提高性的经济效益包括三个方面的节约:①替代能源消耗;②备用能源费用;③修理费用。
估算结果,美国火电站如能将可用系统提高0.05,则第①项每年可节约84亿美元,第②项相当于省装备用机组34000MW。
美国电力研究所最新调查还表明,美国每年平均发生叶片事故40余起,平均每起的修理费用为20万美元,因每次事故停机引起的替代能源耗费为250万美元。
10年间因叶片事故造成的直接损失为14亿美元。
此外,除直接经济损失外,特别在普遍供电紧张的情况下,备用容量小,停机事故往往引起大面积停电,造成极大的社会影响,以某电厂300MW机组因11级围带飞脱造成停机和地区停电为例,停电40天,少发电约2.6亿度,电费直接损失约2600万元,当时该地区每度电产值约5元,则社会间接损失达1.3亿元,相比之下,几十万元抢修费只是一个零头了。
热喷涂技术论文(2)
热喷涂技术论文(2)热喷涂技术论文篇二热喷涂技术的研究现状与发展趋势【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势,且被广泛应用在工程领域方面。
综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势,主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等,并简洁了这些技术的研究发展趋势与实际应用。
【关键词】热喷涂技术;研究现状;发展趋势热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态,再将其喷射到需要涂敷的基体表面,从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层,使得工件的表面性能更加优异,或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。
热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能,并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。
热喷涂技术是表面工程的重要组成部分,在工业与科学技术快速发展的今天,喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。
本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等,并简洁了这些技术的研究发展趋势与实际应用。
1 超音速火焰喷涂技术1.1 超音速火焰喷涂的发展超音速火焰喷涂(HVOF)是在上个世纪80年代初期由普通的火焰喷涂技术发展而来的一种新型的喷涂技术。
该项技术主要是以氢、丙烯、乙炔以及煤等作为燃料,以氧气作为助燃剂,在特殊的喷嘴中进行燃烧或者是在专门的燃烧室进行燃烧,形成温度高达2000℃-3000℃,速度快至2100m/s的超音速火焰,与此同时将各类粉末送进火焰中,使得粉末粒子呈现熔化或是半熔化状态,并高速运转撞击至基体表面从而在基体表面形成涂层,此类涂层比普通火焰喷涂的涂层更加结实紧密。
1982年在美国出现了第一代超音速火焰喷涂装置,随后超音速火焰喷涂技术得到了长足的发展。
1.2 超音速火焰喷涂原理超音速火焰喷涂以氢、丙烯、乙炔以及煤等作为燃料,利用氧气作为助燃剂,在特殊的喷嘴中进行燃烧或者是在专门的燃烧室进行燃烧产生的高温高速的火焰。
等离子喷涂毕业论文
第一章绪论1.1选题背景众所周知,除少数贵金属外,金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。
此外,金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。
大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效,造成极大的浪费和损失。
据一些工业发达国家统计,每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量10%,损失金额约占国民经济总产值的2-4%。
如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在的话,其数值更加惊人。
因此,发展金属表面防护和强化技术,是各国普遍关心的重大课题.随着尖端科学和现代工业的发展,各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行[1]。
因此,对材料的性能也提出更高要求,采用高性能的高级材料制造整体设备与零件以获得表面防护和强化的效果,显然是不经济的,有时甚至是不可能的。
所以,研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。
而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。
热喷涂技术就是这种表面防护和强化的技术之一,是表面工程中一门重要的学科,所谓热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助火焰流的本身动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术[2]。
本文在低碳钢表面采用等离子喷涂技术沉积了Al2O3+13wt.%TO2复合材料涂层,对沉积的涂层进行了组织结构和硬度、磨损等性能分析测试,试验所得数据对提高零部件表面耐磨、耐蚀性能具有一定的理论意义和工程应用价值。
1.2热喷涂技术概述1.2.1热喷涂技术分类热喷涂技术是表面工程中一门重要的学科[3]。
所谓热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术[4]。
热喷涂技术的发展和应用
热喷涂技术的发展和应用摘要:本文介绍了热喷涂技术的工艺特点,对超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、激光喷涂、反应热喷涂等热喷涂工艺的优缺点进行了分析,总结了热喷涂技术的应用状况,探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。
关键词:热喷涂;超音速火焰喷涂;超音速等离子喷涂;激光喷涂;反应热喷涂;1、前言:高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。
而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。
近年来,表面工程发展很快,尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展,为解决上述问题提供了一种新的方法。
热喷涂是一种通过专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上,形成一种特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面工程技术。
由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料,所以能制成具备各种性能的功能涂层,并且施工灵活,适应性强,应用面广,经济效益突出,尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。
随着工业和科技的发展,人们对热喷涂技术提出了越来越高的要求,在已有的热喷涂工艺不断得到改进的同时,一些新的工艺也应运而生。
本文就近年来国内外热喷涂新工艺、新技术及其进展进行了概述。
2、热喷涂工艺的特点:自1910年瑞士肖普博士发明了一种火焰喷涂装置(即热喷涂)以来,热喷涂技术已有很大发展,尤其是20世纪80年代以来,热喷涂技术的应用取得了很大的成就。
与其他各种表面技术相比,热喷涂技术有其自身的特点:(1) 可在各种基体上制备各种材质的涂层,包括金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料、玻璃、木材、布、纸等几乎所有的固体材料。
(2) 基体温度低。
基体温度一般在30-200°C 之间,变形小,热影响区浅。
(3) 操作灵活。
可喷涂各种规格和形状的物体,特别适合于大面积涂层,并可在野外作业。
热喷涂技术及其在材料领域的应用
热喷涂技术及其在材料领域的应用热喷涂技术作为一种先进的表面技术,已经在各个领域得到了广泛应用。
该技术将材料加热喷涂到基材表面,通过化学物理反应形成涂层,具有防腐、耐磨、隔热、隔音等特性,被广泛应用于航空、航天、工程机械、汽车、电子等行业领域。
本文将总结热喷涂技术的一些基本概念和在材料领域中的应用。
热喷涂技术的基本概念热喷涂技术是通过将熔化态或半熔化态的材料喷到基材上,将喷涂材料与基材结合在一起,形成涂层。
热喷涂技术分为三种:火焰喷涂、射线喷涂和反应喷涂。
火焰喷涂是将喷涂材料在火焰中加热融化,通过喷嘴喷出并与基材表面冷却结合。
射流喷涂是利用电弧或电极射流产生高温,将喷涂材料则经过熔化喷射,再在基材表面形成新层。
反应喷涂是在喷射过程中,通过化学反应来生成涂层的,相对于前两种技术,可以生成更厚的涂层。
热喷涂的材料常常包括金属、合金、陶瓷、玻璃、聚合物等。
热喷涂技术的应用航空在航空领域,热喷涂技术可以增强飞机结构的强度和刚度,提供耐热、抗腐蚀、防氧化等性能。
在发动机的高压涡轮中,热喷涂可以对叶片进行保护,延长使用寿命。
同时,热喷涂技术还可以在飞机的液压阀、液压管道和传动部分上形成保护层,减少磨损和碰撞损坏。
电子在电子行业,热喷涂技术可以提供防静电、隔热、隔音、导电性等特性。
例如,在太阳能电池板的背面上,可以喷涂一层导电涂层,以确保电池板受到充分利用,提高太阳能电池的效率。
同时,在手机、电脑等大量使用的电子设备中,热喷涂技术还可以用于防止某些塑料部件损坏,例如键盘按钮和鼠标轨迹球等,使它们保持其原因样子的同时,又具有一定的耐腐蚀性和耐磨性。
工业热喷涂技术可用于工业领域的各个方面。
例如,在工程机械制造中,热喷涂技术可以用于制造防护层,避免运输过程中腐蚀或受损。
在建筑领域,也可以利用热喷涂技术来加强防护能力,例如使用热喷涂的防水材料对外墙涂层进行保护。
汽车最后,热喷涂技术在汽车行业中也得到了广泛应用。
通过涂覆车体涂层,汽车可以具有高温和抗腐蚀等特性,同时也可以增强车体的强度和刚度。
热喷涂技术在零件修复中的应用研究
热喷涂技术在零件修复中的应用研究引言:零件修复是制造业中一项非常重要的技术工作,通过零件的修复,可以大大延长零件的使用寿命,降低生产成本。
在过去的几十年中,热喷涂技术逐渐成为了一种被广泛应用于零件修复中的方法。
本文将从基本原理、应用案例以及未来发展方向等方面探讨热喷涂技术在零件修复中的应用研究。
一、基本原理热喷涂技术是一种将熔融或半熔融的金属颗粒喷涂到受损的表面上,形成一个密实、坚固的涂层的技术。
这种涂层可以用来修复受损的零件表面,提高其耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能。
1.1 喷涂设备热喷涂设备由熔融喷嘴、加热设备、供给系统和控制系统等部分组成。
熔融喷嘴的作用是将金属颗粒加热到熔融状态,并高速喷射到零件表面。
加热设备通常采用火焰或电弧来加热金属颗粒。
供给系统用于将金属颗粒输送到喷嘴。
控制系统则用于控制喷涂参数,如喷涂速度、温度和喷涂厚度等。
1.2 喷涂材料热喷涂材料通常使用金属粉末、陶瓷粉末或合金粉末。
金属粉末通常是铝、铜、钢铁等。
陶瓷粉末可以是氧化铝、碳化硅等。
合金粉末则是由两种或更多金属的粉末混合而成。
1.3 喷涂过程热喷涂的过程包括金属颗粒的加热、喷嘴的喷射、颗粒的冷凝和涂层的形成。
首先,金属颗粒通过加热设备被加热到熔点以上,然后喷射到零件表面。
颗粒冷却时会与空气中的氧发生反应形成氧化物,从而形成一层坚固的涂层。
二、应用案例热喷涂技术在零件修复中有着广泛的应用,以下将列举几个典型的案例来说明其应用价值。
2.1 航空发动机叶片修复航空发动机叶片经常遭受高温和高速气流的冲击,导致叶片表面损伤严重。
热喷涂技术可以用来修复这些受损的叶片表面。
通过喷涂耐磨、耐蚀的材料,可以有效地修复叶片表面,延长其使用寿命,提高发动机的性能。
2.2 汽车发动机缸套修复发动机缸套是发动机中非常重要的部件,承受着高温和高压的工作环境。
由于使用寿命的原因,缸套表面经常会受到磨损和腐蚀。
利用热喷涂技术,可以在缸套表面喷涂耐磨、耐蚀的材料,使其表面恢复到理想的状态,提高发动机的工作效率。
热喷涂技术的原理与应用
热喷涂技术的原理与应用作为一种新兴的高温涂装技术,热喷涂技术已经广泛应用于各行各业。
热喷涂技术的原理是将金属或非金属材料加热后,在高速气流的作用下喷射到待涂装的物体表面上,形成一层均匀的涂层。
首先,我们来看一下热喷涂技术的原理。
热喷涂技术是一种非常灵活的涂装技术,可以使用各种不同类型的涂料和喷嘴来完成涂装作业。
热喷涂技术通常使用的是高速喷射材料和气体流,在加热和喷射的过程中,将材料熔化或升华,同时与气体流混合,并在物体表面形成涂层。
这种涂覆方式不仅能够对特殊表面进行涂料覆盖,还能够保持与物体表面的接触力,并提高耐磨性和化学稳定性。
接下来,我们来看一下热喷涂技术的应用。
热喷涂技术被广泛应用于航空航天、机床、汽车、石化、化工、建筑和船舶等领域。
在航空航天领域,热喷涂涂层已经被广泛的应用于航空发动机喷嘴、涡轮叶片和燃烧器内部零件等。
在机床制造业中,热喷涂技术用于提高工作表面的耐磨性、减少摩擦和降低噪音。
在汽车制造业中,热喷涂技术被用于制造高性能发动机的零部件、防锈和隔热材料。
在建筑和船舶领域,热喷涂涂层可用于加强钢结构的耐腐蚀性和耐候性。
总的来说,热喷涂技术在各行各业都有广泛的应用。
热喷涂技术的优点是它可以喷涂到各种形状和大小的物体表面,而且比传统的加热方法更加快速、便捷和高效。
此外,热喷涂技术可以使用各种不同类型的喷射材料,包括金属、陶瓷和聚合物等,从而满足各种不同应用需求。
热喷涂技术的局限性包括材料的成本、喷涂速度的限制和涂层质量的均一性等。
在未来,热喷涂技术将会得到进一步的发展和改进。
随着技术的不断精进,热喷涂涂层的品质将得到进一步的提高,甚至可以应用于更加苛刻的环境和条件下。
此外,热喷涂技术也将不断推陈出新,不断针对不同领域和应用需求进行创新。
相信,未来热喷涂技术一定会成为更加完善和强大的新型涂层技术,为各行各业的生产和工作提供更加完美的解决方案。
热喷涂技术及其在中国钢铁行业的应用
热喷涂技术及其在中国钢铁行业的应用
热喷涂技术是用熔融金属、合金或其他材料(称为热喷涂材料)通过吹射、喷射或扩散在固定结构表面来实现均匀涂覆的一种先进技术。
近年来,热喷涂技术在中国钢铁行业应用越来越广泛,引发了人们关注,为当前钢铁行业发展做出了重要贡献。
首先,热喷涂技术可以有效提高钢铁表面外观效果。
许多钢铁建筑在长期的服役过程中会因环境条件的变化而损坏。
热喷涂技术可以在短时间内重新修复金属表面,提供更加完美的外观效果。
此外,热喷涂也可以抑制金属表面的腐蚀,有效延长使用寿命,提高资源的利用率。
其次,热喷晶技术可以大大提高处理效率,并节约能源。
热喷涂技术具有非常高的节能效益,其加工速度极快,且最低消耗资源量大大减少,整体处理成本非常低。
此外,热喷涂技术还可以去除金属表面的尘埃和碎屑,减轻加工人员的劳动强度,使钢铁行业有效改善作业环境。
最后,热喷涂技术具有一定的安全性,可以有效减少钢铁行业安全事故的发生率。
热喷技术提供的涂层具有良好的附着性能、耐腐蚀性和耐冲击性,能在一定程度上提高工件外形稳定性,从而帮助钢铁行业减少事故风险。
综上所述,热喷涂技术可以为中国钢铁行业创造更多价值。
它能提高外观效果,防止金属表面蚀及抑制工件变形,还可以大大提高处理效率及减少能耗,同时也提高了相关安全措施,有助于延长钢铁产品使用寿命,大大提升钢铁行业的生产效率及经济社会效益。
热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用
热喷涂技术在现代钢铁工业中的应用钢铁生产从原料到成品要经过原料处理、炼铁、炼钢、压力加工以及表面处理等多种工序, 所用设备众多且多为大型、重型设备。
由于钢铁生产中的工况十分恶劣, 生产中存在着大量设备因高温、磨损及腐蚀等因素造成的失效及损坏问题, 严重影响着生产效率的提高和产品的优化。
随着时代的进步, 钢铁工业需要大量采用自动化、高速度化及高质量化所需的新技术, 对设备性能提出更高要求。
因此, 提高设备的使用性能、延长设备使用寿命便成为钢铁工业为提高企业经济效益及增强企业在商品市场中的竞争能力而急待解决的问题。
热喷涂技术具有喷涂材料丰富, 能赋予工件表面以耐磨、耐蚀、抗高温等多种功能以及其工艺及操作简便、灵活等特点, 特别适合现场施工和工件局部修复。
因此, 热喷涂技术不但是新设备表面强化和予保护的有效方法, 而且也是现场设备维修的有效而经济的手段, 在钢铁工业领域已被广泛应用于各种通用机械部件, 如各种轴类、阀门、风机等的强化和修复,并取得了十分显著的防护效果和经济效益。
随着近年来热喷涂技术的进步, 如高能、高速等离子设备、高速火焰喷涂技术等的相继问世, 以及各种新型高质量喷涂材料的不断开发, 使得过去热喷涂涂层的结合强度低、抗冲击性能差等弱点得以克服。
新的热喷涂手段的应用给涂层质量带来质的飞跃, 涂层孔隙度可降至0.5-1.0 %, 涂层与基体的结合强度可高达70-140 MPa 。
因而热喷涂涂层在钢铁工业领域的应用不但范围有了扩大, 而且更向高负荷领域扩展。
据资料报导,本新日铁名古屋钢厂, 热喷涂作为加工辊的表面改质方法的应用不断增长,该厂加工辊的涂层面积1990年仅为90 M 2, 而1995年则达到456 M 2 增长达5倍多。
涂层在具有高附加值的表面处理钢板制造工程中的辊类(如退火炉炉辊、熔融镀锌沉没辊等)的应用也获得了很好的效果。
热喷涂技术在现代钢铁工业中的典型应用有:1. 连铸结晶器铜板连铸结晶器铜板表面由于金属凝固层的摩擦而磨损, 一直采用镀铬处理来提高模子表面的耐磨性。
热喷涂技术原理及其应用
热喷涂技术原理及其应用Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】热喷涂技术原理及其应用摘要:对于一些超薄零件,在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层,增加零件的耐磨性。
热喷入技术是制备涂层的主要方法,目前正迅速应用到民用工业领域。
本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。
关键字:表面工程热喷涂涂层火焰喷涂1绪论磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。
据有关资料介绍,发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%~5%,而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。
我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。
随着现代科学技术和现代工业发展,对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求,特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。
因此改善材料表面性能,不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源,更有利于社会的发展[1]。
表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一,表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类,而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术,约占表面工程技术的1/3,是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。
它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。
使报废的零部件“起死回生”。
从学科上讲,热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。
热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择;二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失,这些特征以及热喷涂涂层所具备的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、绝缘、隔热等特殊功能,使热喷涂技术得到迅速发展。
表面工程论文 热喷涂技术
热喷涂技术原理及其应用材料学院无机10-1班常静学号:1001130402摘要:对于一些超薄零件,在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层,增加零件的耐磨性。
热喷入技术是制备涂层的主要方法,目前正迅速应用到民用工业领域。
在本文中本人就热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用进行简单的介绍与学习。
关键字:热喷涂涂层表面工程火焰喷涂1绪论磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。
据有关资料介绍,发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%~5%,而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。
我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。
随着现代科学技术和现代工业发展,对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求,特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。
因此改善材料表面性能,不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源,更有利于社会的发展[1]。
表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类,而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术,约占表面工程技术的1/3,是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。
它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。
使报废的零部件“起死回生”。
从学科上讲,热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。
热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择;二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失,这些特征以及热喷涂涂层所具备的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、绝缘、隔热等特殊功能,使热喷涂技术得到迅速发展。
在选择一种涂层技术时应该考虑到涂层技术的经济性和技术性能,要在整个系统中考虑到表面涂层或其他表面改性和处理的方法,要知道表面要求的功能、服务环境、基材(合金、热处理等)所处理表面的性能,必须考虑到涂层自身的技术问题和经济性,涂层的使用寿命和优点,而不仅仅是涂层的生产成本。
热喷涂技术在我国航天领域的应用_吴朝军
热喷涂技术在我国航天领域的应用吴朝军 吴晓峰 杨杰 曾发(航天材料及工艺研究所 北京100076)①文摘:热喷涂是表面工程领域中的一项重要技术,本文阐述了热喷涂技术的主要工艺方法和常用的功能性涂层,简单回顾了热喷涂技术在航天领域的应用历程,介绍了热喷涂技术在我国航天领域的应用现状并对未来的发展进行了展望。
1.热喷涂技术简介热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。
热喷涂有多种工艺方法,如等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂和爆炸喷涂等。
图1热喷涂技术涂层形成原理热喷涂技术应用十分广泛,选择不同性能的涂层材料和不同的工艺方法,可制备热障、可磨耗封严、耐磨密封、抗高温氧化、导电绝缘、远红外辐射等功能涂层。
涂层材料几乎涉及到所有固态工程材料,包括金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料及其它们的复合材料。
热喷涂技术广泛应用于航空航天、冶金、能源、石油化工、机械制造、交通运输、轻工机械、生物工程等国民经济各个领域。
2.现代航天技术现代航天技术是包括运载火箭、人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等的一项综合系统工程技术。
其中运载火箭是航天技术的基础,也是我国发展较为成熟并具有国际先进水平的一项技术,因此热喷涂在航天领域的应用主要指在运载火箭方面的应用。
运载火箭是在导弹的基础上发展的,一般由2~4级组成。
每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。
末级有仪器舱,内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。
级与级之间靠级间段连接。
有效载荷装在仪器舱的上面,外面套有整流罩。
3.热喷涂技术在我国航天领域的应用热喷涂技术的进步在很大程度上得益于20世纪世界航空工业的空前发展,航天工业在时间上迟① 本文通讯联系人:吴朝军(航天材料及工艺研究所 北京100076)- 114 -- 115 -于航空工业,航空领域应用较为成熟的热喷涂技术如热障涂层,可磨耗封严涂层自然就转而应用于航天领域中。
热喷涂技术及其应用
热喷涂技术及其应用热喷涂技术是近年来比较火热的表面处理技术之一,能够用于改善材料表面的性能,提高材料的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性等方面的属性。
本文将介绍热喷涂技术的原理和应用。
一、热喷涂技术原理热喷涂是一种将涂层材料熔化喷射到被涂层材料上形成一层保护膜的表面处理工艺。
它主要分为火焰喷涂、电弧喷涂、高速喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等技术。
火焰喷涂是将喷嘴与燃料气体混合后引燃得到的火焰吹向材料表面,同时将被粘合材料送入火焰中加热,然后在熔化状态下喷向被涂材料。
电弧喷涂利用电极放电引发电弧,使涂层材料瞬间融化,并以高速喷向材料表面。
高速喷涂是将粉末材料经过特殊的加速器加速,超音速喷向材料表面,从而形成涂层。
等离子喷涂是以等离子体为介质进行喷涂。
等离子体是在低压下产生的电离气体,它的能量很高,能使材料直接熔化并在被涂材料上喷涂形成涂层。
激光喷涂是利用激光束将涂层材料加热并熔化,然后以气体喷嘴喷向被涂材料,从而形成涂层。
这些不同类型的热喷涂技术都基于相同的原理,即通过喷射熔化的涂层材料来形成一层保护膜,使被涂层材料的性能发生改变。
二、热喷涂技术的应用热喷涂技术可以应用在各种材料的表面处理上,包括金属、塑料、陶瓷等。
它具有如下的应用:1. 保护性涂层热喷涂技术可以在有害气体作用下保护金属表面,使其不被腐蚀。
例如,在海洋环境中,金属的表面会被盐雾等大气污染物或海水腐蚀,而热喷涂技术可以种植一层高效的电池隔离膜,通过其它层保护金属表面,从而避免材料损坏。
2. 耐磨性提高机械部件经过热喷涂处理后,涂层会形成一种厚度薄、高硬度的涂层,从而耐受各种磨损和冲击。
3. 高科技行业热喷涂技术还广泛应用于高科技领域的材料处理,例如太阳能电池板、微电子制造等瑞士实验室使用热喷涂技术制造电池板,提高电能转换的效率、同时也降低制造成本。
4. 冶金行业热喷涂技术在冶金行业中应用范围广泛,可以用于包括喷涂铺管、喷涂耐火砖、喷涂耐磨材料等。
热喷涂技术在机械制造中的应用研究
热喷涂技术在机械制造中的应用研究热喷涂技术是一种通过将材料加热至熔点并在高速喷射气体的冲击下吹到物体表面的技术。
这种技术具有独特的优势,在机械制造中被广泛应用。
本文将探讨热喷涂技术在机械制造中的应用以及它带来的益处。
首先,热喷涂技术可以提高机械零件的耐磨性。
机械设备在运行过程中经常受到磨损,特别是运作环境恶劣或是使用频繁的机械零件往往更容易损坏。
通过使用耐磨性材料进行热喷涂,可以大大延长机械设备的使用寿命,减少停机时间和维修成本。
例如,将脆性材料与金属涂层相结合,不仅可以提高材料的硬度,还可以增加其强度和耐磨性,从而增加机械零件的使用时间。
其次,热喷涂技术还可以提高机械零件的耐腐蚀性。
机械设备经常在潮湿或腐蚀性环境中使用,如海洋工程或化学生产过程中。
这些环境中的化学物质和海水会对机械零件的金属表面产生腐蚀,导致部件破损和设备失效。
通过使用耐腐蚀性材料进行热喷涂,可以形成一层具有良好耐腐蚀性的涂层,保护机械零件免受污染和侵蚀。
这种涂层可以防止金属与环境中的化学物质直接接触,从而延长机械设备的使用寿命。
此外,热喷涂技术还可以修复磨损严重的机械零件。
随着机械设备使用时间的增加,一些零件可能会磨损或受损,导致设备性能下降甚至完全失效。
在过去,这些损坏的零件通常需要被替换,这不仅费时费力,还会增加成本。
但是,热喷涂技术可以通过对损坏零件进行修复和加固,使其恢复原始性能。
这种修复方法不仅能够节约时间和成本,还有助于延长设备的使用寿命。
除了以上应用之外,热喷涂技术还被广泛应用于机械制造中的其他方面。
例如,它可以用于改善机械零件的导热性能,从而提高整个设备的效率。
热喷涂涂层还可以用于减少机械零件之间的摩擦和磨损,提高设备的运行效率和精度。
此外,热喷涂技术还可以用于改善机械零件的外观和触感,使其更具吸引力。
需要指出的是,尽管热喷涂技术在机械制造中具有许多优势和应用,但它并非没有局限性。
热喷涂涂层的结合强度可能不够高,容易出现脱落现象。
热喷涂技术应用论文
等离子喷涂技术的现状与展望笑嘻嘻机械11-3 学号:2011 摘要:综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。
关键词:等离子喷涂实时诊断智能控制1 概述随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。
因此, 寻求各种功能材料, 甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。
等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。
因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。
欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。
涌现出一批大型跨国公司,如美国的Miller 公司、METCO公司、瑞士的Castolin 公司,并分别开发了自己的系列产品,不断加以改进。
如METC公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。
最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统,配有AR-2000 型6关节机器人,可对不同部件进行编程,制订不同的喷涂工艺,具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数,并加以闭环控制。
日本虽然起步较晚,但非常注重引进世界一流的设备和技术,并加以发展。
特别是近年来,日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人,大有后来居上之势。
在1992 年第十三届国际热喷涂会议上,共提交论文250多篇。
其中美国110篇,日本40 篇,德国24篇,中国12 篇,其它多来自欧洲国家。
在编人会议论文集的161篇文章中,我国只有 2 篇人选。
由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。
与先进国家相比,我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少,而又分散在多家研究机构。
如武汉材料保护研究所、航天部625 所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。
热喷涂技术在航空航天领域中的应用
热喷涂技术在航空航天领域中的应用1.引言热喷涂技术(Thermal Spraying Technology)是一项广泛应用于工业生产中的新型表面处理工艺,其应用领域众多,特别是在航空航天领域中的应用更是变得越来越重要。
本文将重点讨论热喷涂技术在航空航天领域中的应用,探讨热喷涂技术在提高飞机性能和延长飞机寿命方面的作用。
2.热喷涂技术的基本原理热喷涂技术是一种通过热能、化学反应或机械冲击等手段,将原材料制成粉末状喷涂到待处理工件表面的工艺。
热喷涂材料包括金属材料、合金材料、陶瓷材料、高聚物材料等,其材料的选择和性能直接影响到热喷涂件的质量和使用寿命。
而热喷涂技术主要分为火焰喷涂、等离子喷涂和弧喷涂三种技术。
3.火焰喷涂技术在航空航天中的应用火焰喷涂技术是一种将喷涂粉末状材料通过气体燃烧喷射到待处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,火焰喷涂技术被广泛应用于涡轮机叶片的防腐蚀涂层、发动机组件的热障涂层、航空轻质隔热材料的制备等方面。
其主要作用是增强部件表面的耐高温、耐腐蚀性能,以提高飞机的使用寿命。
4.等离子喷涂技术在航空航天中的应用等离子喷涂技术是一种将高温等离子气体和粉末状喷涂材料在等离子火花的作用下喷涂到需处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,等离子喷涂技术可应用于高温合金薄膜涂层、无机陶瓷膜涂层、 TiAl合金表面强化等方面。
其主要作用是增强部件表面的热稳定性、抗氧化性以及高温腐蚀性能,以提高飞机在极端环境下的工作能力。
5.弧喷涂技术在航空航天中的应用弧喷涂技术是一种通过电弧加热、熔化粉末状喷涂材料,然后喷涂到待处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,弧喷涂技术被广泛应用于航空发动机轴承表面的涂层、高寿命金属材料的表面强化、制备复合材料表面涂层等方面。
其主要作用是增强部件表面的耐磨性、耐腐蚀性能以及复合材料的粘结性能,以提高飞机的使用寿命和工作安全性。
6. 热喷涂技术在航空航天领域的优势和发展趋势热喷涂技术在航空航天领域中应用广泛,其主要优势包括延长部件使用寿命、提高飞机性能、降低维护成本和缩短制造周期等方面。
热喷涂技术原理与应用
超音速喷涂的特点是速度高(喷咀出口速度高达成1500米∕秒以上。熔滴打在工作上的速度大致在(700 — 1000米∕秒),涂层致密度最高(孔隙率<2%),结合强度高,表面光洁度高,可以喷涂厚涂层(0.3 — 0.5mm)。另一方面,超音速喷涂过程,粉末受热温度较低,特别适合于喷涂碳化钨等易氧化、失碳和降解的硬质耐磨涂层。涂层无相变现象,硬质相保留率高。喷涂同类材料,比用等离子喷涂和火焰喷涂有更高的硬度和结合力。由于涂层致密、硬度高、结合力高、可靠性好,在航空、发电、石化工业等高温、重载和腐蚀的苛刻工况下,超音速喷涂的应用越来越多。
耐食品工业的腐蚀。如啤酒罐、牛奶、果汁等酿造类容器。
(ⅳ)电、磁、光学涂层
这类涂层有导电、绝缘、超导等电性能,还有电磁、铁磁和光的辐射、屏蔽、吸收和反射作用。
(ⅴ)间隙控制和密封涂层
这是一类由金属∕无机材料∕高分子材料复合制成的一类新型涂层,广泛用于航空、航天、能源等领域,用于提供严密的间隙和动密封,大大提高和改善设备性能与运作效率。当这类涂层与配合部件接触时,进行控制性的优先磨损,以保证最佳的间隙和封严效果。
(2)粉末火焰喷涂方法与应用
图四是粉末火焰喷涂原理示意图。
图四、粉末火焰喷枪结构及喷涂原理示意图
将各种不同材料(金属、合金、陶瓷、碳化物等)制成的粉末,采用重力或压力送粉方式送入喷枪,借助气流进入火焰区被熔化,高速气流或保护性气体可进一步对熔滴雾化、加速,最后喷射到工件表面形成涂层。由于粉末较轻、容易飞散,因此沉积效率和喷涂速度都不及线材火焰喷涂。但由于粉末材料制备容易、品种多、功能全面,其应用面比线材喷涂广泛的多。
表面工程首先分析材料表面失效原因,然后设计和优选合适的材料并采用相应的加工工艺形成表面工作层,提高基材的抗高温、抗磨损、耐腐蚀、隔热等性能。一般表面层很薄,用料少,成本相对低,但却能提高性能几倍至十几倍。此外,这一技术既可用于制造新部件,也可修复废旧机件,修复后的机件寿命和性能一般可达到和超过原机件。因此,表面工程的综合经济效益是十分显著的。
镍型材的热喷涂技术及应用研究
镍型材的热喷涂技术及应用研究摘要:随着工业技术的不断发展,材料科学和工程领域也取得了很大的进展。
镍合金作为一种重要的结构材料,其优异的性能在航空航天、能源和化工等领域得到了广泛应用。
然而,传统的表面处理方法无法满足镍合金在特殊工况下的需求,热喷涂技术应运而生。
本文旨在探讨镍型材的热喷涂技术及其在不同领域的应用研究进展。
1. 引言镍合金作为一种具有良好耐热和耐腐蚀性能的合金材料,被广泛应用于航空、航天、能源和化工等领域,如涡轮发动机、高温燃烧器和石化设备等。
然而,镍合金在长时间高温工作环境下容易受到氧化、磨损和腐蚀等损伤,严重影响了其使用寿命和性能。
因此,研究和开发一种有效的镍合金表面处理技术具有重要的意义。
2. 镍型材的热喷涂技术2.1 热喷涂技术的基本原理热喷涂技术是一种将热能转化为喷涂材料动能的表面处理技术。
常见的热喷涂技术包括火焰喷涂、等离子喷涂和高速喷涂等。
这些技术的基本原理是利用热能使喷涂材料熔化或半熔状态,并通过喷涂枪将其喷射到基材表面形成涂层。
2.2 镍型材的热喷涂技术镍型材的热喷涂技术主要包括火焰喷涂和等离子喷涂。
火焰喷涂是利用火焰产生的高温热能使镍粉末熔化并喷射到基材表面形成镍涂层。
火焰喷涂具有成本低、操作简单等优点,适用于中小规模生产。
等离子喷涂则通过等离子弧产生的高温等离子体加热和加速喷涂材料,形成致密的涂层。
等离子喷涂具有高密度、高粘附强度和耐磨耗等优点,适用于高要求的工作环境。
3. 镍型材的应用研究3.1 航空航天领域在航空航天领域,镍合金材料被广泛应用于涡轮发动机、燃烧室和喷气推进器等关键部件。
热喷涂技术可以有效提高镍合金材料的耐热性能和耐腐蚀性能,延长关键部件的使用寿命。
3.2 能源领域能源领域对高温材料的需求日益增长,镍合金作为一种重要的结构材料得到了广泛应用。
热喷涂技术可以提供高温工作环境下镍合金材料的保护层,提高能源设备的性能。
3.3 化工领域化工设备常常在恶劣的腐蚀环境下工作,对材料的耐蚀性能提出了较高的要求。
热喷涂技术与应用(单电极等离子喷枪)
热喷涂技术与应用摘要:本文首先以介绍喷涂设备、涂层种类方面为开端阐述热喷涂技术的发展现状。
其次介绍热喷涂技术的主要工艺方法和常用的功能性涂层,分析热喷涂技术中热障涂层在航空发动机部件上的应用和发展以及分析船舶柴油机排气阀等关键零件的再制造中热喷涂涂层的设计与工艺方法选择,比较了不同热喷涂材料与工艺方法对船舶柴油机关键零件再制造后使用性能的影响。
关键词:喷涂设备热喷涂涂层种类喷涂应用前言:热喷涂技术最早出现在20世纪早期的瑞士, 随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展, 各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用, 使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域[1]。
本文综述了热喷涂技术的研究进展, 主要从热喷涂设备、涂层应用和涂层质量监控进行了阐述, 并对热喷涂技术的发展趋势进行了展望。
热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法[2]。
利用不同的热源和喷涂设备,可以制备防腐、耐磨、减磨、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘、导电和防微波辐射等一系列多种功能的涂层。
它可以在设备维修中修旧利废,使报废了的零部件“起死回生”;也可以在新产品制造中进行强化和预保护,使其“益寿延年”。
可以大量节约能源、节约材料提高功效、降低成本,特别适合我国国情,符合我国现行的经济政策。
是当前国家提倡的节能减排、低能耗、高效率的一项重要实用技术。
热喷涂技术最早出现在20世纪早期的瑞士, 随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展, 各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用, 使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域。
1:热喷涂设备1.1:多电极等离子喷枪Klaus Landes 教授于1993 年发明了三阴极等离子喷枪,目前最新型号为TriplexPro 200。
Triplex 喷枪结构为三阴极和单阳极,将等电弧等分成三束,三束弧的弧根起弧后在阳极上固定不动(见图2)。
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等离子喷涂技术的现状与展望程越机电院学号:2010235摘要:综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。
关键词:等离子喷涂实时诊断智能控制1概述随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。
因此, 寻求各种功能材料,甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。
等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。
因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。
欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。
涌现出一批大型跨国公司, 如美国的Miller公司、METCO公司、瑞士的Castolin公司, 并分别开发了自己的系列产品, 不断加以改进。
如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。
最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统, 配有AR-2000 型6关节机器人, 可对不同部件进行编程, 制订不同的喷涂工艺, 具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数, 并加以闭环控制。
日本虽然起步较晚, 但非常注重引进世界一流的设备和技术, 并加以发展。
特别是近年来, 日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人, 大有后来居上之势。
在1992年第十三届国际热喷涂会议上, 共提交论文250多篇。
其中美国110篇, 日本40篇, 德国24篇,中国12 篇, 其它多来自欧洲国家。
在编人会议论文集的161篇文章中, 我国只有2 篇人选。
由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。
与先进国家相比, 我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少, 而又分散在多家研究机构。
如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。
这样, 其研究能力就显得更加势单力薄。
80年代初, 武汉材保所和航天部625所, 在METCO公司7M 系统的基础上, 分别研制出可控硅整流等离子喷涂系统, 可惜未能形成生产能力和继续发展。
近年来, 我国对等离子喷涂技术的研究工作多集中在涂层性能及喷涂工艺方面。
国内从事等离子喷涂设备生产的仅几家小厂, 技术力量薄弱, 尚不具备开发、研制能力, 所生产的机型落后, 技术水平低。
2等离子喷涂电源及改进目前, 等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。
但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电源, 不仅能耗高, 而且体大笨重, 不便于现场使用。
作为世界一流的METCO公司所生产的等离子喷涂设备中, 其电源也是晶闸管整流式, 其整机重量930kg。
体积为690mm(长)╳1230mm(宽)╳1220mm(高)。
目前, 使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。
瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源, 其设计紧凑,重量仅220kg, 控制柜重26kg, 送粉器12kg, 输出功率40kw , 能耗较低, 可喷涂多种材料。
电力电子技术正迅速地向前发展, 各种新型的功率器件不断涌现, 如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITh)、场控晶闸管(MCT)等。
由其中某些功率器件制造的逆变电源已成功地用于弧焊工艺中。
我校已经研制出630A 的IGBT 中频脉冲MIG焊用弧焊逆变器, 目前正在研制72kvA 的IGBT逆变式喷涂电源。
可以相信, 在不久的将来, 这些新型的功率器件会进人等离子喷涂技术的领域中, 使该类电源达到高效、节能和小型化, 并具有优良的动态调节性能和控制方便等特点。
3等离子喷涂过程的实时诊断随着等离子喷涂技术的深入发展, 对涂层性能和质量实时控制的要求愈加迫切。
这就需要对喷涂工艺过程进行在线诊断, 并对工艺参数与涂层性能之间的关系进行有效的推测。
等离子喷涂过程可分为三个阶段, 即等离子体的发生、等离子体与颗粒之间的反应以及涂层的沉积。
等离子体的发生与电流、电压、气流量以及成分有关, 这部分测量较为容易些。
但如何配置这些工艺参数的大小, 以在线稳定等离子体的热焙值和喷枪的效率,尚待进一步的研究。
等离子体与颗粒之间的反应可通过测量喷涂场的颗粒参数来表征, 这包括颗粒尺寸、速度、密度、空间分布温度。
目前, 在实验室中, 采用一套带散射光颗粒尺寸测量及高速双色高温度计的激光多谱速度计(LDV), 可测定颗粒尺寸、速度和温度。
但是, 对颗粒进行诊断的所有技术, 都有一个主要的缺点, 即没有直接地获得有关熔化程度的数据。
而且这些测量系统是实验室装置, 并不能用于工业环境进行控制。
因此,寻求采用一种简单实用的测量技术将是重要的研究课题。
涂层性质的实时测量是过程完整性最直接的测量。
超声波技术已用于探测厚度、密度、剥离、空隙和断裂等。
然而涂层性能与工艺参数的关系是很复杂的,难以推测, 这也需要做大量的研究工作。
基体的温度、表面粗糙度以及热性能等特性, 能控制颗粒的冷却速度, 影响到涂层最终的性质, 如粘结的完整性、强度和密度。
在生产上采用高温测量技术可测出涂层表面温度。
等离子喷涂过程的实时诊断技术具有相当的难度,目前正处于探索阶段, 它是等离子喷涂过程在线反馈控制的基础, 必须加以深人的研究。
4等离子喷涂工艺的智能控制由于等离子喷涂技术是一个十分复杂的工艺过程,任何一个参数稍有变化都将影响涂层的质量, 其中上要的工艺参数有喷嘴尺寸、喷枪运动速度、喷涂距离、主气流量、送粉率、基体温度、电流、电压以及喷枪的效率。
要实现喷涂工艺的自动控制, 并达到理想的效果, 就必须使控制系统具有人工智能的特点。
计算机技术的迅速发展, 为等离子喷涂工艺的智能控制提供了可靠的硬件保证。
目前,工控机已能在高低温冲击、振动、电磁干扰、潮湿、盐雾等恶劣条件下保证系统连续稳定地运行。
工控机的硬件配置灵活方便,能适应各种不同复杂程度的系统控制。
对于自动喷涂系统来说, 为了保证涂层的质量, 主要取决于在线控制的精度。
首先要实时测量等离子体的热烙值和喷枪的效率, 并使其达到最佳化同时用高温仪连续监测基体温度, 使之减少到最低限度, 计算机触发控制阀调整冷却气流量。
上述两项技术在现阶段已完全在生产中得到应用,为进一步提高控制精度, 就要对喷涂颗粒的状态(温度、速度、熔融程度等)及涂层沉积厚度进行在线监控, 这是今后等离子喷涂控制技术必须加以完善的, 这对保证涂层质量、节省材料、提高生产效率具有十分重要的意义。
人工神经网络和模糊推理极大地丰富了现代控制理论的内容, 也为等离子喷涂工艺实现智能化控制提供了有力的工具。
在等离子喷涂过程中, 影响涂层质量的因素多达数十个, 它们与涂层性能和质量间的关系很难用一个精确的数学式子来表达。
而模糊控制正适合于这种场合, 它不需要建立数学模型, 完全模拟了人类智能的特点对系统实施控制。
人工神经网络具有并行和分布处理的方式及自适应学习和容错功能,可大大地加快运行速度, 提高实时控制能力, 模糊控制器用人工神经加以实现, 则可充分发挥它们的特点, 达到相辅相成的效果。
从METCO公司产品的发展趋势看, 其MC型控制柜采用可编程控制器, 只实现了半自动控制。
而ATC 型控制柜则用代机, 使系统具有优良的自动控制功能。
其它几家大公司也都在使自己的产品向机算化方向发展,而智能化控制则是人类最理想的控制方法。
我校已初步成功地将人工神经网络用于焊接熔池的智能控制, 现正在探求适于等离子喷涂工艺的智能控制方法。
可以相信,未来的等离子喷涂工艺的控制必将实现智能化。
5等离子喷涂工艺的优化技术评价等离子喷涂层性能的主要指标有:孔隙率、显微硬度、宏观硬度、结合强度、磨损率等。
为了获得高质量的涂层,必须通过试验和优化技术,对众多的喷涂参数在许多不同的情况下, 找到其最佳值。
如METCO公司每半年推出一套最佳工艺参数, 供用户参考。
在等离子喷涂工艺方法上, 近年来也有许多改进。
如涂层在氢气保护下用热等静压技术处理, 可使涂层与基体的枯结强度提高40%以上, 真空等离子喷涂则特别适于活性材料,如Ti、Ta、Nb等, 所产生的涂层粘结强度大幅增加, 化学纯度高, 孔隙率低。
用激光束对涂层表面进行熔化处理, 可获得一层致密的无孔隙的熔化层, 并使涂层与基体之间的冶金结合厚度明显增加, 从而使结合强度相应增加。
目前, 与相关新技术的结合, 使等离子喷涂工艺得到最优的效果, 已成为等离子喷涂技术的重要研究内容之一。
当涂层材料与基材的物理性能有较大的差异时, 要达到应有的结合强度, 提出了柔性过渡层的开发研究工作。
为了获得材料的不同表面功能, 甚至智能化的涂层,必将促进等离子喷涂技术的研究向纵深方向发展。
6结束语在焊接技术科学中, 等离子喷涂作为一项新兴的高技术产业, 在未来的材料科学研究中, 会发挥愈来愈大的作用, 它将取代某些传统的焊接工艺和材料研究方法, 使其朝着崭新的方向发展。
目前, 在等离子喷涂技术研究方面, 我国与先进国家相比, 基础工作较薄弱, 且有进一步拉大差距的趋势。
因此, 我们必须抓住机遇, 将其它相关学科中现有的新技术成果引进到等离子喷涂的研究工作中, 以期尽快地赶上欧美等先进国家的水平,为加强焊接学科的自身建设和加快知识更新打下一个坚实的基础。