第五节热喷涂修复法分解

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• 电弧喷涂过程由下列四个循环阶段组成： • ①两电极接触，钢丝的尖端短路被熔化； • ②熔化的金属丝被压缩空气吹断，电流突然中断，引 起自感电势并产生电弧； • ③电弧熔化的金属被吹散成为小颗粒； • ④电弧中断。 • 此后，两电级再次接触短路并重复前一循环。每 循环的时间短，通常只有千分之几秒。
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• 2．高频电喷涂 高频电喷涂件原理与电弧喷涂基本 相同，只是钢丝的熔化是靠高频感应实现。高频电喷 涂的喷头由感应器和电流集中器组成，感应器4由高频 发电机供电，电流集中器3主要是用于保证钢丝在不大 的一段长度上熔化，钢丝6由送丝轮7以一定的速度经 导筒8送进，压缩空气经气道5将电流集中器内熔化的 金属喷向零件表面。
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• ⑵喷涂层的性能 • ①喷涂层硬度 • 喷涂层的硬度取决于喷涂材料和喷枪规范。一般 为HB150 ～350左右。喷涂材料、喷射距离、压缩空 气压力和喷涂层厚度对涂层硬度都有影响。 • 金属喷涂层的硬度高于所用的金属丝的硬度，这是 因为金属微粒喷射到零件表面上后迅冷却而产生了淬 火作用；后到的金属微粒撞击已经堆积的微粒时，产 生了冷作硬化作用；喷层中夹杂着氧化物。
1一被喷涂表面; 2一气体金属流； 3一电流集中器； 4一感应器; 5一气道； 6一钢丝； 7一送丝轮； 8一导筒
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• 二、喷涂层的形成过程、结构和性能 • （一）喷涂层的形成过程 • 金属丝或金属粉末熔化后，被压缩空气吹成很小的微 粒，这些微粒以140～300m/s的速度向工件表面，并与工件 表面结合起来，后到的颗粒又与先到的颗粒结合，如此连 续进行，便逐形成了喷涂层，如图5-41所示。微粒在飞行 过程中，高温的液态金属与空气接触，在凝固的同时，产 生强烈的氧化与氮化，结果使金属丝中的合金元素烧损。 到达工件时，每个颗粒外包着一层氧化膜和氮化膜，对涂 层的性能有严重的影响。高温颗粒以高速撞击到工件表面 时，被撞扁而贴在工件表面上。此时，颗粒与工件表面之 间有如下连接过程：
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第五节
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热喷涂修复法
热喷涂是用高速气流将已被热源熔化的粉末材料或线 材吹成雾状，喷射到事先准备好的零件表面上，形成一层 覆盖物的修复工艺。 • 生产中多用来喷涂各种金属材料，因而通常称为金属 喷涂或金属喷镀。如果所用材料是钢，则一般简称为喷钢。 非金属材料如塑料、陶瓷等，也可以喷涂。
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• (2)吸附 金属颗粒撞击到工件表面时，在两接触表面上， 部分分子间距离极近，它们的相互吸引力能使颗粒吸附 在工件表面上。且飞到工件表面的金属微粒，由于撞击 变形，一些微粒表面的氧化膜可能破裂而裸露出纯金属， 而会产生分子状直接接触。发生这种情况的前提是两表 面没有油污、水汽等杂物。 • 由此可知．金属喷涂层的连接，既有机械结合，又有分 子结合，以机械结合为主。
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• （二）喷涂层的结构和性能 • ⑴喷涂层的结构 金属喷涂层不是熔合的而是由大大 小小的金属小颗粒在塑性状态下堆砌而成的，颗粒被 撞击成鱼鳞状，颗粒堆砌成的喷徐层形成孔隙，具有 多孔性。在其他条件相同的情况下，电弧喷涂层的孔 隙约占喷徐层体积的15％～20%，等离子喷涂层的孔 隙率约占5％～10%。喷涂距离增大，各种喷涂层的孔 隙率都会增加；金属颗粒受热温度越高，喷射速度－ 越大，氧化程度越轻，喷涂层的孔隙率越低。整个喷 涂层由金属颗粒、氧化物、氮化物和孔隙组成。
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目前还没有标准的热喷涂分类法，一般是根据所 用热源的不同来分类，分为燃气法、气体放电法、电 热法和激光热源法等（见图5-32), 利用喷涂技术，可 以在各种基体上获得具有耐磨、耐蚀、隔热、导电、 绝缘、密封、润滑以及其他特殊机械、物理、化学性 能的涂层，达到强化表面某些性能的目的，因而其应 用广泛，可涉及包括尖端技术在内的各种领域。
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• 一、几种金属喷涂的原理 • 1．电弧喷涂 • 如图示喷涂时，送丝机构3不断地将两根金属丝向前输 送。两根金属丝进入导向嘴4内以后弯曲，从导向嘴伸出来 时就相互靠近。由于两导向嘴分别与电源的正负极相连，在 具有一定电位差的两根金属丝相互接触短路后，电流产生的 热量将尖端处的金属丝熔化并产生电弧，电弧进一步熔化金 属丝。
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• (1)机械粘合 ——工件表面通常都要进行粗糙加工（例 如喷砂、拉毛等），表面上的不平凸起对涂层有一种 钩锚作用，微粒既和工件金属又和后到的微粒产生机 械结合而形成覆盖层。发生这种情况的前提是金属微 粒达到工件表面时，其温度应很高，处于塑性状态。 喷涂时微粒运动速度近似等于空气流的速度，且微粒 从喷枪口飞到工件表面的时间很短（不超过0.003s）， 金属微粒不会剧烈地冷却。
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在机械修理方面，喷涂是几种主要的零件修复工 艺之一。如可应用喷钢修复各种直轴、曲轴、内孔、 平面、导轨面等的磨损面，喷锌作防护层，喷青铜作 轴承，喷高熔点耐磨合金以修复门等零件，喷塑料修 复磨损面，等等。这种技术不仅可以恢复零件的尺寸， 而且可强化其性能，成倍地提高其寿命，经济意义十 分重大。
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1一金属丝； 2一电缆; 3一送丝机构； 4一导向嘴； 5一空气喷嘴； 6—工件
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熔化的金属丝被从空气喷嘴5喷出的0.5～0.6MPa 的压缩空气吹成微粒，并以140～300m/s的速度撞击到 需喷涂的零件表面上。这样，半塑性金属颗粒以高速 度撞击变形并填塞在粗糙的零件表面上，就逐渐地形 成覆盖层。金属丝不断地向前输送，同时不断地被熔 化，熔化的金属又不断地吹向工件表面，从而保证了 喷涂过程的连续进行。