热喷焊技术的应用综述

热喷焊技术的应用综述

摘要：热喷焊在设备维修中得到了广泛的应用。以饲料粉碎机锤片为例，介绍了热喷焊技术的特点、喷焊工艺的制定以及热喷焊参数的选择，并对热喷焊前后锤片的使用寿命进行了比较。为得到良好的喷焊层，热喷焊要根据基材性质和工作条件选择合适的喷焊材料，设计合理涂层结构。在喷焊过程中可采用一步法或二步法进行喷焊。热喷焊技术在设备维修工作中越来越发挥着重要作用。

关键词：热喷焊；表面预清理；焊后处理

Abstract ：The spray weld is used widely in maintenance and repair of the mechanical equipment。the characteristics the thermal spray welding technology，the determination of welding technology and the choice of thermal spray welding parameters are introduced and the comparison of the service life of the hammer before and after the thermal spray welding treatment is made．In order to get the firmly coat，the spray welding material must accord with the base substance and working stations．The coat structure must be suitable to the usage、One—step or two—sup can be adopted during spray welding ．The spray weld will be more and more important in the mechanical systems service．

Key words：thermal spray welding；pretreatment of surface；post-weld treatment

一、前言部分

热喷焊技术是在热喷涂技术基础上发展起来的。它是将喷涂层再进行一次重熔处理，与基体表层材料达到熔融状态后，再进一步形成更紧密的冶金结合层，使零件表面获得一层类似堆焊形成的涂层。喷焊可以看成是合金喷涂和金属堆焊两种工艺的复合，它克服了热喷涂层结合强度低、硬度低等缺点，同时由于使用了高合金粉末使喷焊层具有一系列特殊的性能，这是一般堆焊所不具备的。

金属热喷焊技术的基本原理是：使用一定的热源．把自熔合金属粉末喷涂在经过处理的工件表面上．在工件不熔化的情况下加热涂层，使其熔化并润湿工件表面．通过液态合金与固态基材表面的相互溶解与扩散，实现冶金结台，形成具有所需性能的致密喷焊层。

热喷焊不仅可以用来修复表面磨损的零件，当使用合金粉喷焊时还能使修复件比新零件更耐磨，所以也将其用于新零件表面的强化和装饰等，使零件的使用性能更好，寿命更长。因此，热喷焊技术得到了比较广泛的应用。

二、主体部分

1、热喷焊技术特点

热喷焊是以氧气和乙炔燃烧产生的热量为能源，通过特制的喷枪将具有特殊性能的合金粉末加热到熔融或高塑性状态，然后以较高的速度喷射到经过净化预处理的零件表面上，使其获得均匀致密的金属表层，起到耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等作用，达到修复零件和延长其使用寿命的目的。氧乙炔焰合金粉末喷涂焊具有以下特点。

1.1、焊层具有耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能，可满足各种工况要求，一般情况下与母材结合时的结合强度可达到294MPa。

1.2、可修复废旧零件，修复后的零件具有较优良的性能和较长的使用寿命，且修复速度陕，可减少停机时间。

1.3、喷焊法综合性能好，元素稀释率小，对母材适应性强，不受母材化学成分的影响，尤其是要求工作表面具有高硬度而心部要求韧性好的零件，很适合采用喷焊法。

1.4、焊层厚度可以在0．2Z3mm范围内调整，喷焊覆盖层薄而均匀。热喷焊的主要缺点是被处理的工件易变形。

喷焊层结构示意图

2、喷焊材料及涂层设计

2．1 喷焊材料

喷焊技术的应用需要具备的物质条件有喷焊设备和喷焊材料两方面。在设备维修中零件的材料性质和表面要求各不相同，为满足零件的使用要求，选择合理的喷焊材料成为保证修复性能的重要因素之一。

热喷焊所用的材料主要是自熔性合金粉末。所谓自熔性合金粉末是指合金粉末熔化时合金成份能自行脱氧并形成低熔渣，从而与基材形成良好的结合。粉末材料的主要特点是可喷焊材料的范围特别广，调整合金基涂层层份比较容易；但粉末的形状、粒度及粒度分布、湿度等因素对粉末材料的性能会产生不同的影响。自熔性合金粉末的突出特点是粉末的熔点较低，有良好的自熔性。在熔融状态下与基材有良好的润湿性，液一固相线之间的温度范围较宽，可以制备耐磨、耐腐蚀、抗氧化和耐热等表面强化和表面防护涂层。常用的有铁基、镍基、钴基、铜基和碳化钨的五大类。

镍基粉末价格适中，其粉末熔点低(1 100～l 150℃)，自熔成渣性良好，固液相线温度范围宽，对多种坯料机体润湿能力强，涂层韧性好，喷焊工艺性良好。其涂层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和良好的耐热性，是应用最广的一类自熔性合金。它可以用于具有综合性能要求的涂层或在600℃以下代替钴基合金。

钴基合金粉末的价格较高，其主要特点是具有优良的耐高温性、红硬性、耐腐蚀、耐磨和抗氧化等性能，最适合700℃左右高温下作抗氧化、耐腐蚀、耐磨损的表面涂层。

含碳化钨的自熔性合金粉末通常是由镍基自熔性合金粉末中加入一部分纯钴(镍)，包括碳化钨粉末(铁基、钴基也可以)。通过调节碳化钨与铁、镍和钴基合金粉末的比例，可以获得不同硬度、耐磨性的涂层。采用含碳化钨的自熔性合金粉末喷焊时，其涂层的硬度比单用自熔性合金粉末涂层的硬度高HRC5 HRC10。

2．2 涂层设计

如果说喷焊设备和材料是喷焊技术的物质条件，那么涂层设计和喷焊工艺则成为保证修复零件使用性能和质量的技术条件。涂层设计是选择工艺方法的前提，工艺方法是保证涂层使用性能和质量的措施。涂层设计的主要任务是确定涂层类型、选择涂层材料和设计涂层结构。采用热喷焊技术可以获得致密、整体硬度高的涂层，适用于抗磨粒磨损、抗表面疲劳磨损以及抗腐蚀磨损涂层。涂层材料的选择主要考虑需修零件的工作条件(如工作温度、滑动速度、润滑条件等)和表面破坏形式(磨损、腐蚀等)；其次还应考虑所选喷焊材料的经济合理眭。