使用氧乙炔火焰作为热源进行喷涂,有效温度范围为2000～3000℃;使用中性焰或弱碳化焰;颗粒飞行速度较低;较低的有效温度限制丁喷涂材料种类的范围.一般超过2500℃的材料都不适用氧乙炔焰喷涂,主要适于曲轴、气门等零件的修复.
1．氧乙炔焰喷浍(焊)设备
主要包括喷枪、氧气和乙炔供给装置.
(1)喷枪.喷枪是热喷涂的主要工具,巾小型喷枪主要用于中小型零件和精密零件的喷涂和喷焊,适应性较强.大型喷枪主要用于大型零件的喷焊,生产效率高.
(2)氧气和乙炔供给装置.氧气一般采用瓶装氧气,通过减压器输出.乙炔最好也采用瓶装,可保证供气稳定,也可使用中压乙炔发生器.
(3)辅助装置.一般包括回转装置、粉末回收装置和筛粉筛、干燥箱、喷砂或拉毛装置等.
2,氧乙炔焰喷涂(焊)台金粉末
(1)喷焊用合金粉末包括镍基、铁基、钴基、铜基合金粉末,以及高铬铸铁型粉末和混合型粉末等.
(2)喷涂材料.喷涂材料绝大多数为粉末状,又分为结合用粉(简称结合粉)和工作层粉两种.结合粉多为铝包镍或镍包铝复合粉,结合粉主要用来提高涂层的结合强度;工作层粉多为镍基、铁基和铜基三大类.另外还有一种"一次性喷涂粉",它是将结合粉和工作层粉台为一体,既有良好的结合性能,又有良好的工作性能.
3．喷涂和喷焊工艺
.(1)粉末喷涂工艺.喷涂工艺流程:喷前准备一预热(200℃)-喷结合粉一喷工作粉一喷涂后处理.
①喷前准备.包括工件清洗、预加工和预热等几道工序.
清洗是用金属清洗剂、碱溶液等彻底清洗工件待喷表面及附近的油污、铁锈等;对于铸铁件由于长期与润滑油接触,油渗入到组织内部,应用氧乙炔火焰烘烤除油.
预加工的常用方法有是车、磨、喷砂、喷丸等.主要目的是清理工件表面,除去各种损伤(疲劳层和腐蚀层)、原喷涂层、电镀层、渗合金层,以及修正不均匀的磨损表面;对喷涂部位加工,预留涂层厚度;对工件表面进行粗糙处理,以提高结合强度.预加工的方法有车、磨、喷砂等.
预热能除去工件表面吸附的水分并有助于减少冷却时的收缩应力,从而提高结合强度.喷涂前预热温度以不超过200℃为宜,可直接用喷枪以微碳化焰进行预热,以避免母材氧化.
②喷结合粉.对预处理后的零件应立即喷涂结合层,厚度为0.1～0.15毫米,喷涂距离为180～200毫米.
③喷工作粉.结合层喷好后应立即喷涂工作层.喷涂层的质量主要取决于送粉量和喷涂距离.送粉量应根据火焰功率的大小来控制,送粉量应适中.过大会使涂层内生粉增多而降低涂层质量,过小又会降低生产率.喷涂距离以180～200毫米为宜,距离太近会使粉末加热时间不足和工件温升过高;距离太远叉会使合金粉到达工件表面时的速度和温度下降,这些都将影响涂层质量.此外,喷粉时还要注意粉末的喷射方向要与工件垂直.
④喷涂后处理.喷涂后的工件温度不高,可任其自然冷却而不致发生问题.喷涂层疏松多孔,一方面利用这种性能储油,可以改善工件表面间的润滑.需要时可在涂层冷却后将工件浸人热机油,让其吸饱机油后在进行随后的精加工;另一方面,空隙也可能吸人磨蚀介质而使母材磨蚀.因此,对于在磨蚀条件工作的涂层都要进行封孔处理以保护母材.一般情况下,用油漆、环氧树脂等喷涂材料刷于涂层表面即可.
当喷涂层的尺寸精度和表面粗糙度不能满足要求时,需对其进行精加工.此时可采用车削或磨削的办法进行.
(2)粉末喷焊工艺.喷焊工艺流程:喷前准备一预热一喷保护层粉(0.1毫米)一喷粉一重熔-喷粉一重熔一喷后处理.
①喷前处理包括工件清洗、预加工和预热等工序.喷焊前不要求专门的粗糙化处理,预热温度则比喷涂的要高,以改善合会粉熔融后对母材的润湿,还可减少喷焊层与母材间的应力.但预热温度也不宜过高,以免使母材氧化.对一般碳钢工件的预热温度取250～300℃为宜,对不锈钢工件可适当提高.对小件、薄件或含有易氧化元素的材料则应适当降低预热温度.为了减少母材的氧化,预热火焰宜用微碳火焰.预热后最好立即在工什表面喷一薄层(0.1毫米)合金粉,这样可有效的防止氧化.
②喷粉和重熔.喷焊时,喷粉与重熔处理紧密衔接.根据操作顺序的不同,可分为一步法或二步法.
一步法就是喷粉和重熔同时进行的操作方法.工件经预热并喷薄层合金粉保护后,继续加热.当预喷的保护粉开始润湿时,间歇按动送粉开关进行送粉,同时将喷上去的合金粉熔融.根据熔融情况及对喷焊层熔融的要求,决定火焰的移动速度.火焰向前移动的同时,再间歇喷粉并熔融.这样,喷粉、重熔交替进行,直至整个工件表面喷焊完成.操作时只用一把焊枪,注意每次喷粉不宜过多,以防熔不透.
由于一步法对工件的热输入较少,故工件产生的变形较小,对母材组织的影响也不大.同时,台金粉的利用率也较高,容易获得所需喷焊层的厚度凸这种工艺比较适用于小型工件,或工件虽大,但需喷焊面积小的场合.
二步法就是喷粉和重熔分二步进行.实际上这种工艺的预热、喷粉和重熔等工序都是分别进行的,且不一定使用同一喷枪,甚至不使用同一热源.操作时先对工件进行大面积或整体预热.喷上预保护层后继续加热至500℃左右,再在整个表面上多次均匀喷粉,每一层喷粉厚度不超过0-2毫米,多次薄层喷粉有利于控制喷层厚度及均匀性.达到预计厚度后停止喷粉,然后开始重熔.间隔时间不宜过长,以节约重熔时所需的热量,并减少涂层出现表面裂纹和脱壳的可能性.一旦出现裂纹就难以修复,而出现脱壳则要报废.在二步法工艺中,重熔是一道关键工序,对整个喷焊层质量有很大的影响.首先,要使用大功率的柔软火焰,及增大氧和乙炔流量而不增加其压力,以防因火焰速度过高、吹力过大而把熔融表面吹开,引起喷焊层厚度不均.其次,重熔时要始终都用中性焰或弱碳火焰.当涂层熔融时,表面将呈现光亮平滑的"镜面反光"现象,此时即可转移火焰向前加热其他部位,直到全部涂层熔融完毕.对要求较厚的喷焊层,重熔后可喷第二次,甚至第三次.最终的喷焊层厚度可控制在2～3毫米.在热态测量喷焊层厚度时要考虑到冷后的收缩率为20%～25%这一因素.
圆柱形工件可装在车床上进行操作,工件表面的线速度调到220米/分钟,以使喷焊层熔融均匀.对大型工件,可使用专门的大型重熔枪.对一些小型平面工件,也可放入电炉内重熔.或采用高频加热重熔.这样温度能准确控制,从而可以得到较好的喷焊层.
③喷后处理.喷焊合金的热膨胀系数较大,重熔后冷却不当会产生变形,甚至引起裂纹.通常细长的轴类工件在冷却时会都容易变形,这类变形一般不宜校正.这不仅影响零件的精度,而且加工后造成喷焊层厚度不均匀.为减少变形,必须采取适当的工艺措施,例如对细长轴类零件在机床上重熔完毕后不能立即停止转动,应等工件表面温度降到300～400℃时再从机床上取下,垂直或悬挂放置,否则会因自重而产生弯曲变形.
为了避免裂纹的产生,一般刚性不大、冷却过程中不发生马氏体转变的材料,重熔后的冷却不需特殊处理.工件度较大时,宜放于绝热材料中缓冷;对于淬火性较大的台金钢,最好进行等温退火,然后缓冷.
