研究鉻鋼絲電弧噴涂工藝及其涂層性能

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1、研究鋸鋼絲電弧噴涂工藝及其涂層性能摘要如今,銘鋼線材的電弧噴涂己經(jīng)在防腐蝕和耐磨保護(hù)方面取得了重要的市場占有率。然而，詳細(xì)的研究是進(jìn)行進(jìn)一步的過程優(yōu)化。為了優(yōu)化工藝參數(shù)和評佔(zhàn)DoE-based噴霧參數(shù)的影響，實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)使用了高速攝像機(jī)拍攝。在這篇文章中，噴霧氣流、電壓、氣休壓力霧化粒度射流性能、平均粒子速度和平均粒子溫度和羽流寬度等因素對顆粒X46Crl3電線的影響可以用一個聯(lián)機(jī)的過程監(jiān)控裝置。另外，涂料的形態(tài)、成分和相組分的性能研究采用掃描電鏡(SEM)、EDX,XRD-分析儀。這些深入研究允許過程參數(shù)對噴霧氣流和涂層性能的影響的一個定義驗(yàn)證和在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步過程的優(yōu)化。

2、關(guān)鍵詞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE)、微觀結(jié)構(gòu)，在線過程監(jiān)控、流程分析、電線電弧噴涂,X46Crl3不銹鋼1?導(dǎo)論20世紀(jì)初斯庫普提出了電弧噴涂，發(fā)展至今，其工藝已經(jīng)成為了一種最成功的熱噴涂技術(shù)應(yīng)用Z-o這種簡單而低成本工藝的建立和多種可用電線材料都只是它成功的其中一些原因。然而,減少孔隙度和涂層中的氧含量和在基底上的犬顆粒對進(jìn)一步改進(jìn)工藝是個大挑戰(zhàn)，這導(dǎo)致了對線弧噴射工藝有影響的參數(shù)進(jìn)行深入的分析。經(jīng)調(diào)查X46Crl3鋸鋼絲在防腐蝕和耐磨保護(hù)應(yīng)用及科學(xué)研究屮起著至關(guān)重要的作用。由于這種銘鋼的馬氏體組織而顯示出優(yōu)良的機(jī)械性能。然而，機(jī)械性能和耐腐蝕性能不適用在此文章中介紹。這個調(diào)查的0的

3、是一個關(guān)于噴涂工藝參數(shù)影響的廣泛知識基礎(chǔ)上的工藝優(yōu)化，如圖1所示。這個工作利用在線過程監(jiān)控、高速攝像記錄、示波器錄音、微觀組織分析,探討了液滴形成、顆粒溫度、速度和氣柱寬度以及工件表面粗糙度和噴霧參數(shù)決定的涂層性能。在(參考5-15)其他研究工作中關(guān)于粒子和羽流特性以及產(chǎn)生的涂層性能的影響給岀了介紹。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE)把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和在線過程的監(jiān)控結(jié)合起來，一種信息含量高且次數(shù)最少的實(shí)驗(yàn)才能得以實(shí)現(xiàn)。然而，只有幾個出版物涉及線材電弧噴涂小的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，例如（參考13、16）o作為最后的結(jié)果，該工作能使一個已定義工藝根據(jù)需要的涂層性能而改進(jìn),所以工藝參數(shù)可以通過優(yōu)化來顯著

4、的改善涂層性能。1?步驟設(shè)定這個步驟設(shè)定（如圖2所示）由以下描述的兒部分組成。作為一個常規(guī)的銅包覆電線材料X46Crl3I占I體電線被用來觀察電線電弧噴涂工藝在多樣的條件下的線材的性能。測量裝置（在線過程監(jiān)控和高速攝像機(jī)）放在噴嘴前面來測量噴霧羽流性能。在霧化束流傳感器探頭的幫助下，測量出的優(yōu)化結(jié)果可實(shí)現(xiàn)裝置與噴霧羽軸的距離為200毫米。關(guān)由于普通噴嘴距離為150毫米，記錄的軸與電弧Z間的距離也為150毫米，從而獲得噴霧束流性能關(guān)于涂層間距的信息。依賴于給出的光輻照測量謀差。低輻射的噴霧沉淀物（例如。鋅）不能被監(jiān)控，因?yàn)槠錅y量謀差是非常高的。高輻射噴霧沉淀物卻可以，例如，用銘

5、鋼允許定義和精確的測量。內(nèi)部設(shè)置的測量裝置是制造商校準(zhǔn)而保持不變的。在測量過程中速度給定為為1赫茲。為了減小誤井，最小300的測試值已經(jīng)記錄和保存在ASCII數(shù)據(jù)文件中,允許綜合數(shù)據(jù)分析。當(dāng)輸入到表格之后其均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算到被顯示在多樣化的圖表。高速攝像記錄必須得到關(guān)于在線材尖端的液滴形成和束流的粒子軌跡。在過去的幾年里，高速照相機(jī)的技術(shù)展示出大優(yōu)勢，因此高速攝像機(jī)，用于調(diào)查（PhotronFastcam）,能夠記錄在一幀率達(dá)到25碼（幀每秒）。為了這個研究其幀速率已經(jīng)下降了下來3,000幀每秒在一個快門時間的1/86,000秒，來獲得最大的幀分辨率。主體部分的步驟設(shè)置是V

6、isuArc350電弧噴涂系統(tǒng)（圖3）。這個新開發(fā)的初級逆變電源用一種特姝設(shè)計(jì)的送絲和噴嘴系統(tǒng)，能夠穩(wěn)定噴射條件和均衡的涂層形成過程，因?yàn)樗梢悦黠@地降低噴霧電壓波動。系統(tǒng)的進(jìn)一步規(guī)范都列在表k為了研究微觀結(jié)構(gòu)和已經(jīng)加工過的鋼基體上的涂層，在鋼基體上已經(jīng)用鋼砂噴砂處理磨制（平均直徑0.6毫米），隨后涂噴距離為150毫米。通過切割、研磨、拋光、截而Z后的涂層采用EDX（X-射線能譜）分析和XRD（x射線衍射分析）分析來研究。結(jié)果由于空間有限，只能顯示一些選擇岀來的結(jié)果。對于DoE二級全因子模型包含三個不同的參數(shù)（電壓、電流、離心式氣體壓力）。這個測量結(jié)果有32二9利J為了擴(kuò)大該

7、區(qū)域而進(jìn)一步進(jìn)行了測量，并通過電子表格顯示岀來。由于之間的線性回歸的最小值（24伏，100A,0.2MPa）和最大值（36伏、200A、0.4MPa）沒有聲明，關(guān)于這個最大值和最小值可以給出回歸。這可能導(dǎo)致錯謀的推測，所以統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)該結(jié)合純數(shù)據(jù)圖表來研究;兩者都已在上下文中給岀。通過在線過程的監(jiān)控給岀的誤差范圍的標(biāo)準(zhǔn)偏差值至少為300。3.1粒子速度粒子的速度是既受固定參數(shù)影響的，如噴嘴的設(shè)計(jì)，又受可調(diào)參數(shù)的影響,例如離心式氣體壓力、電壓和電流。如圖，該參數(shù)的設(shè)置對粒了速度有著十分重要的影響。速度本身的