再制造中常用的表面工程技术PPT课件

(2) 再制造的性能和保质期能等同甚至超过原型 机新品的基本原因是新技术在老产品上的使用，
既包括磨损表面的尺寸恢复与耐磨性能提升，也
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包括老产品上局部部件的技术改造及软件升级。
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(3) 和制造新品相比，再制造产品的成本低于50%， 节能60%,节材70%，对环境的不利影响低于80%。 在拉动经济增长、安排就业以及企业增效等方面发 挥着重要作用。
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➢ 稀释率反映熔覆材料的合金成分被母材的冲淡情况。
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分类：
1. 电弧堆焊，包括手工焊条堆焊/药芯焊丝自动堆焊/丝 材或带材埋弧堆焊等。擅长堆焊大面积、大厚度，设 备购置费约3万元。
2. 等离子弧喷焊。擅长在规则形面上制备耐热合金层， 3. 设备购置费约70万元。
3. 激光熔覆。擅长在复杂形面上制备合金层，设备购置 4. 费约100万元。
表面改性
改变基质材料成分，达到改善性能的目的，不附加膜层。
如：离子注入、化学热处理等。
表 面
表面处理
工
程
技
术 表面涂覆
体
系
不改变表面材质成分，只改变基质材料的组织结构及应 力，达到改善性能的目的，不附加膜层。
如：表面淬火、表面变形处理、表面纳米化加工等。
在基质材料表面上制备涂覆层，涂覆层的材料成分、组 织、应力按照需要制备。
产品再制造中常用表面技术
刘世参
再制造技术重点实验室
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提纲
1. 再制造工程重要概念回顾
2. 表面工程在产品再制造中的地位作用
3. 表面工程技术体系
4. 常用表面工程技术
5. 结束语
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1. 再制造工程重要概念回顾
(1) 再制造是相对制造而言。制造是将原材料加 工成具有一定功能的产品，再制造是在这种产品 到达寿命后使其性能和保质期恢复到新品水平的 加工过程。
(4) 中国再制造的特色在于积极开发表面技术、攻 克零件寿命评估难题，着力提高旧件利用率，使之 对循环经济的贡献更大。
(5) 发展再制造产业，不仅写入了《中华人民共和
国循环经济促进法》，而且列入了“十二五”规划
纲要，还被国家选定为战略性新兴产业。
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2 . 表面工程在产品再制造中的地位作用
——整机寿命的“短板”是部分损伤的零件； ——损伤零件的“短板”是个别失效的表面； ——表面常见失效形式：磨损、腐蚀； ——对零件表面失效的治理，在整机再制造中工作量最
大、而且对整机性能以及寿命的影响最为关键； ——表面工程的功能是：恢复尺寸、恢复表面性能或改善
表面性能。
木桶效应
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3. 表面工程技术体系
药芯焊丝通过改变芯部药粉的种类、比例，可以很容易改变堆焊层的性 能，药芯焊丝作为一种连续填充的材料，使堆焊生产效率大大提高。下图是 以0Cr13Ni4MoN系列药芯焊丝堆焊的连铸辊。
堆焊后的连铸辊 CHENLI
装配后的连铸辊
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等离子喷焊技术应用于新阀门制造和旧阀门再制造
粉末等离子喷焊是利用压缩等离子弧产 生的高温熔化金属粉末，在工件表面形成 一层与基体冶金结合的、具有特定性能熔 覆层的表面堆焊技术。和手工电弧堆焊、 埋弧堆焊、钨极氩弧堆焊相比，粉末等离 子喷焊具有电弧能量集中、堆焊层稀释率 低、焊层硬度均匀、适用材料范围广、堆 焊材料消耗少、喷焊设备机械化及自动化 程度高、堆焊速度快、质量稳定等优点， 适合用于大批量制备高合金、有色金属合 金焊层。等离子喷焊技术已在大型气阀、 高中压阀门密封面、钻杆耐磨带、玻璃模 具制造及再制造等领域得到广泛应用。
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堆焊技术再制造辊类零件
堆焊是表面工程技术的一个重要分支。堆焊是一种历史悠久，而又非 常实用的技术。堆焊的显著特点是堆焊层与母体材料冶金结合，高温、重 载服役条件下剥落倾向小，而且可根据服役性能和生产条件在很宽的范围 内选择堆焊方法和堆焊材料。堆焊已广泛用于钢铁工业的轧辗、能源领域 的加氢反应器、热壁交换炉以及矿山机械和各类阀门中。堆焊不仅是一种 零件的修复、再制造手段，而且已成为诸多新品制造中不可缺少的环节。 堆焊在提高零件的使用寿命以及节能、节材方面发挥着重要作用。
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适用条件 ：
1. 零件磨损量大。 2. 零件服役工况恶劣。 3. 零件可焊性要好（无裂纹、不易变形、应力小）。 4. 涂层与基体冶金结合，结合强度大于500 MPa 级。 5. 能用于承受交变负荷的表面。
施工要领 ：
1. 熔覆层合金化设计（影响表面性能、可焊性及后续
加工性能）
2. 复合表面技术的运用
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立磨磨辊辊面堆焊现场
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堆焊后的立磨磨辊
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药芯焊丝埋弧堆焊用于冶金连铸辊制造与再制造
表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于基体材料性能的表面 功能薄层。表面功能薄层的厚度仅是工件整体厚度的百分之一到几十分之一 ，但却使工件表面获得比基体材料更高的耐磨性或抗腐蚀性、耐热性等。表 面工程技术用于热成型部件的制造与旧品再制造，其节能、节材效果非常突 出。
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锥面喷焊
大型阀门密封面 等离子喷焊机
电站高压闸阀 密封面喷焊
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大型柴油机气阀密封面喷焊
激光熔覆技术再制造螺杆压缩机阴阳转子
以高能量密度的激光为热源，将零件表面预置的或与激光束 移动同步输送的合金材料熔化，在零件表面形成熔覆层。激光熔 覆层与零件基体为冶金结合且稀释率低，基体热影响区小，熔覆 层与基体均无粗大的铸造组织，晶粒细小，组织致密，激光熔覆 过程中基体温度不超过80 ℃，零件不易变形。激光熔覆技术已 成功应用于电力、石化、冶金等行业高端技术设备的再制造中。
如：电镀、电刷镀、化学镀、气相沉积、热喷涂、堆焊、熔覆、 粘涂、涂装等。
复合表面技术
综合运用多类、多种表面工程技术。
如：熔覆+喷涂；纳米化加工+渗扩；粘涂+电刷镀等。
纳米表面工程技术
以传统表面工程技术为基础，通过引入纳米材料、纳米 技术改善表层性能。
如：CH纳EN米LI 电刷镀、纳米热喷涂、纳米熔覆、纳米粘涂等。6
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4. 常用表面工程技术
5. 4.1 堆焊与熔覆
熔覆材料（丝 材、粉材）
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B 母材
热源——电弧；等离 子弧；激光束；电阻 丝等
熔覆金属的面积f； 母材熔化区面积 B
稀释率
熔覆层截面
原 理 ： ➢ 在某种热源作用下，使熔覆材料和母材熔化，构成
合金化熔池，经冷却结晶形成覆层。
➢ B大于零，称为堆焊， B趋于零，称为熔覆。