热喷涂技术在扬克烘缸修复中的应用

№.1 陕西科技大学学报 Feb.2008 Vol.26 J OU RNAL OF SHAANXI UN IV ERSIT Y OF SCIENCE&TECHNOLO GY ・87・

　文章编号:100025811(2008)0120087203

热喷涂技术在扬克烘缸修复中的应用

杨建桥,段素霞,杨保兴,高文军

(陕西科技大学制浆与造纸工程学院,陕西西安　710021)

摘　要:对扬克烘缸的腐蚀、磨损情况进行了分析,提出了采用热喷涂技术对扬克烘缸进行修

复的技术方案,并针对扬克烘缸表面的特殊要求,对所喷涂的喷涂工作层厚度、硬度及表面光

洁度、使用时间等进行了综合评价.结果表明,采用热喷涂技术可以很好的修复扬克烘缸.

关键词:热喷涂技术;扬克烘缸热喷涂工艺;喷涂工作层性能测试

中图分类号:TQ050.9+6;TS735 文献标识码:A

0　前言

扬克烘缸在卫生纸的烘干过程中起着重要的作用,但是因为扬克烘缸材料多为H T200,含碳量高,因而使得烘缸表面容易被腐蚀和磨损.造成烘缸表面腐蚀和磨损的原因,一是麦草浆在蒸煮时加入的化学药品未除尽,在上浆时浆料中仍然带有残药,如S2-,SO32-等;二是在卫生纸的生产过程中,烘缸表面温度较高,加速了烘缸表面的腐蚀[1];三是纸浆中夹杂的杂质和起皱刮刀对烘缸表面造成划痕;四是烘缸表面的湿汽也是一个腐蚀源.

目前,解决烘缸损伤的主要方法有磨缸或镀硬铬.大部分烘缸使用1年就需要进行磨缸,损伤严重的烘缸使用半年就需磨缸.磨缸对短期内问题的解决是可行的,但要长期解决上述问题,则需要采用其他方法.镀硬铬的镀铬层薄且硬度较低,使用周期短,成本高,经济效益不明显[2].针对以上情况,我们提出了采用烘缸表面热喷涂不锈钢这一对烘缸表面进行修复的技术,该技术具有修复效率高、成本低、工件受热小等优点,弥补了磨缸造成的各种损失及镀铬修复烘缸的缺点,更重要的是可以使烘缸恢复到甚至高于出厂前的各项指标.

1　热喷涂技术

热喷涂技术是一种复合技术,它是利用不同的热源,将欲喷涂的各种材料及各类复合材料加热至融化或熔融状态,借助气流高速物化形成“微粒物流”沉积在已经处理好的工件表面形成堆积层.热喷涂原理如图1所示[3].

2　热喷涂技术在卫生纸机烘缸修复中的应用

2.1　热喷涂方法、喷涂设备及喷涂材料的选择

2.1.1　热喷涂方法、设备的选择

根据热喷涂的热源不同,有熔体、火焰、电能高能热喷涂,本研究从方便和较经济的角度考虑选用电能热喷涂中的电弧喷涂.

3收稿日期:2007-11-07

作者简介:杨建桥(1957-),男,河北省万全县人,教授,硕士,研究方向:表面工程

陕西科技大学学报第26卷电弧喷涂的原理如图2所示[4],

两根送入的通电金属丝相交时产生电弧,由电弧热融化的金属丝被压缩空气雾化成颗粒,喷射到工件的表面形成涂层,这种喷涂方法比线材喷涂技术有更高的喷涂效率和好的喷涂质量.

电弧喷涂技术在国内外得到了普遍的重视和广泛的应用,已经占据了热喷涂技术15%以上的市场.电弧喷涂设备的价格是等离子弧喷涂设备的1/5,且操作成本仅为等离子弧喷涂的1/9[527].喷涂设备选用CMD 2AS1620型电弧喷涂设备

.

图1　热喷涂原理图 图2　高速电弧喷涂工作原理图

2.1.2　烘缸表面喷涂材料的选择

根据热喷涂工艺对涂层材料的基本要求、烘缸表面工艺要求,并从经济的角度考虑选用7Cr13药芯丝材,直径选用Φ2.0mm.7Cr13药芯丝材芯内主要成分为稀土元素7Cr13型马氏体不锈钢,其涂层结合强度大于50M Pa ,涂层硬度HB >494(洛氏硬度换算值),具有较高的硬度、强度和耐磨性,常作为耐磨、耐蚀涂层用于重载曲轴修复.

2.2　烘缸喷涂前的准备

2.2.1　扬克烘缸的基本情况

烘缸直径为Φ2500mm ,长度为2600mm ,表面布氏硬度大于HB220,表面光洁度µ5以上.喷涂后,除去烘缸基本要求外,要求涂层单边厚度为1.0～1.2mm ,结合强度大于45M Pa.

2.2.2　喷涂烘缸表面预处理

为使热喷涂层与基体较好结合,需对烘缸进行表面预处理,考虑多种因素的影响,选用车床预加工并将扬克烘缸拉毛.之后,采用压缩空气、钢丝刷将拉毛后表面的铁屑、粉末彻底清除.

2.3　烘缸喷涂

2.3.1　烘缸喷涂工艺参数及相关参数的选择

喷涂时工艺参数的选定直接影响着喷涂层的性能和质量,所以必须选择合理的工艺参数.在确定工艺参数时,既要考虑到涂层应具有良好的结合性能,又要兼顾到涂层的耐磨性能,这是由工况使用条件所决定的.在这里选择电弧电流为200A (采用较大的电弧电流可减少涂层中的孔隙率和氧化物数量,有利于增强涂层的致密性、强度和耐磨性),喷涂距离为180mm ,雾化空气压力为0.5M Pa ,电弧电压为38V [8],喷射角度为90°,烘缸的旋转速度为80m/min ,喷枪的横向移动速度为50～55mm/min.

2.3.2　烘缸喷涂

在喷涂过程中经过预处理的烘缸,需要喷涂过渡层以增加表面工作层和基体的结合强度;喷涂时电弧电压和电流要稳定,烘缸转速与喷枪横向移动速度应相匹配.

2.4　涂层表面后加工

为了使涂层表面达到预期的目的,需对涂层进行磨削,采用60～80目的棕刚玉砂轮进行粗磨,然后用・88・

第1期杨建桥等:热喷涂技术在扬克烘缸修复中的应用100～200目的棕刚玉砂轮进行细磨,使表面达到平整,根据需要抛光表面,使表面光洁度达到µ5以上.表1　扬克烘缸喷涂工作层表面的性能及测量值

工作层表面性能

测量值烘缸各项指标要求涂层厚度/mm

1.1(加工后单边厚度) 1.0～1.2洛氏硬度/HB

HB425～456>HB200表面光洁度/µ

≥7>5结合强度/MPa

45～5045(喷涂后)孔隙率/%

<10<10(喷涂后)耐磨性优良

/3　涂层表面的测试结果烘缸表面喷涂层性能、测量值及烘缸指标要求见表1.4　结束语采用热喷涂技术修复过的烘缸表面能够完全达到烘缸所要求的厚度、硬度、表面光洁度以及工艺及防腐蚀、耐磨性能的要求.陕西省兴平包装纸业有限公司用于生产卫生纸纸机的扬克烘缸由于腐蚀和磨损较严重,使得烘缸直径减小到不能满足生产要求,从而影响到卫生纸的生产质量,而利用热喷涂技术对烘缸表面进行喷涂处理后,根据生产现场应用情况,喷涂后的烘缸现已服役二年半却仍然处于良好运行状态,表明对于扬克烘缸的修复,采用热喷涂技术是可行的.

参考文献

[1]吴存军.浅议烘缸的腐蚀与保养[J ].天津造纸,1999,(1):20.

[2]刘国俊,王龙洲.造纸机烘缸小电流密度镀铬小结[J ].材料保护,2000,(5):17.

[3]李国英.表面工程手册[M ].北京:机械工业出版社,1997:3.

[4]董立先,王　勇.电弧喷涂工艺参数对3Cr13涂层性能稳定性的影响[J ].管道技术与设备,2005,(1):35.

[5]徐滨士,朱绍华,刘世参,等.表面工程的理论与技术[M ].北京:国防工业出版社,1999:12218.

[6]王英.工业技术经济学[M ].北京:北京理工大学出版社,1994:5.

[7]朱子新.高速电弧喷涂FeAl/WC 涂层形成机理及高温磨损特性[J ].中国表面工程,2003,(5):15219.

[8]田保红.高速电弧喷涂FeAl/WC 复合涂层高温冲蚀行为研究[J ].中国表面工程,2000,(1):22226.

APPL ICATION OF THERMAL SPRAYING

TECHNOLOG Y YANKEE D R YER

YAN G Jian 2qiao ,DUAN Su 2xia ,YAN G Bao 2xing ,GAO Wen 2jun

(School of Pulp and Papermaking Engineering ,Shannxi University of Science &Technology ,Xi ′an 710021,China )

Abstract :Through t he description of Yankee dryer ′s being corrupted and worn ,t he article p ut forwards t hat it can be repaired t hrough t hermal sp raying technology.Due to t he special requirement s of t he Yankee dryer surface ,a comp rehensive evaluation is conducted on t hick 2ness ,HRC ,surface smoot h finish of t hermal sp raying coating ,and using time ,t hen t he con 2clusion is drawn t hat t hermal spraying technology can be completely used to repair t he Yan 2kee dryer.

K ey w ords :t hermal spraying technology ;Yankee dryer sp raying process ;measurement of t he performance of t hermal spray coating ・98・