噴涂噴焊堆焊.ppt

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1、噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)第一節(jié)熱噴涂技術(shù)一、噴涂技術(shù)的原理與特點1熱噴涂原理利用熱能將噴涂材料熔化，再借助高速氣流將其霧化，并在高速氣流的帶動下粒子撞擊基材表面，冷凝后形成具有某種功能的涂層。第四章噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)（1）噴涂材料被加熱到熔化或者半融化狀態(tài)。（2）噴涂材料被霧化成微小熔滴并高速撞擊基體表面，撞擊基體的顆粒動能越大和沖擊變形越大，形成的涂層結(jié)合越好。（3）熔融的高速粒子在沖擊基材表面后發(fā)生變形，冷凝后形成涂層。2熱噴涂的基本過程涂層性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能不一致。涂層中伴有氧化物等夾雜，存在部分孔隙，孔隙率4％－20％。3涂層結(jié)構(gòu)（1）涂層是由無數(shù)變形粒子互相交

2、錯堆疊在一起，形成一層堆積而成的層狀結(jié)構(gòu)。典型的熱噴涂層的金相組織照片Ni-Cr-B-Si火焰噴涂組織涂層內(nèi)有一定比例的孔隙，產(chǎn)生原因是：（1）噴涂角度不同造成的遮蔽效應(yīng)；（2）涂層材料凝固收縮時形成的空隙?？紫秾⒔档屯繉拥挠捕?、耐磨性和耐蝕性。涂層內(nèi)的氧化夾雜物含量及涂層的致密度取決于加熱源、噴涂材料及噴涂工藝。涂層結(jié)構(gòu)（2）4涂層的結(jié)合方式機(jī)械結(jié)合：熔融態(tài)的粒子撞擊到基材表面后鋪展成扁平狀的液態(tài)薄層，嵌合在起伏不平的表面。冶金結(jié)合：涂層與基體表面出現(xiàn)互擴(kuò)散或形成微區(qū)的冶金反應(yīng)。物理結(jié)合：當(dāng)高速運動的熔融粒子撞擊基體表面后，若界面兩側(cè)緊密接觸的距離達(dá)到原子晶格常數(shù)范圍內(nèi)時，產(chǎn)生范德華力。熔

3、融粒子撞擊表面的吉布斯自由能降低：提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法：材料A、B表面越干凈，表面接觸面積越大，ΔG表面越小，結(jié)合強(qiáng)度越高；提高接觸溫度，使ΔG更小，結(jié)合強(qiáng)度高；當(dāng)沉積過程中發(fā)生擴(kuò)散或冶金反應(yīng)時，ΔHs變小，也會使ΔG更小，結(jié)合強(qiáng)度提高。涂層冷凝收縮時，涂層外層的張應(yīng)力、基體表面的壓應(yīng)力、組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的微觀應(yīng)力，結(jié)果使涂層產(chǎn)生殘余張應(yīng)力。殘余應(yīng)力與噴涂工藝條件、涂層及基材的物理性質(zhì)有關(guān)；適當(dāng)?shù)念A(yù)處理如粗化，以使應(yīng)力分散。應(yīng)力大小與涂層厚度成正比，當(dāng)張應(yīng)力超過涂層與基材之間結(jié)合強(qiáng)度時，涂層就會發(fā)生破壞5涂層的殘余應(yīng)力二、熱噴涂的種類和特點1．熱噴涂種類按涂層加熱和結(jié)合方式，熱噴涂有噴涂和噴熔

4、兩種。熱噴涂：基體不熔化，涂層與基體形成機(jī)械結(jié)合；噴熔：是涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。它們與堆焊的根本區(qū)別都在于母材基體不熔化或極少溶化。按熱源分為粉末火焰噴涂線材火焰噴涂超音速火焰噴涂爆炸噴涂/燃爆噴涂電弧噴涂等離子噴涂激光噴涂2．熱噴涂特點（l）適用范圍廣。涂層材料可以是金屬和非金屬（如聚乙烯、尼龍等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及復(fù)合材料。被噴涂工件也可以是金屬和非金屬（如木材）。用復(fù)合粉末噴成的復(fù)合涂層可以把金屬和塑料或陶瓷結(jié)合起來，獲得良好的綜合性能。其他方法難以達(dá)到。（2）工藝靈活施工對象小到10mm內(nèi)孔，大到鐵塔、橋梁等大型結(jié)構(gòu)。噴涂既可在整體表

5、面上進(jìn)行，也可在指定區(qū)域內(nèi)涂敷，既可在真空或控制氣氛中噴涂活性材料，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)。（3）基體變形小除噴熔外，熱噴涂是一種冷工藝.例如氧--乙炔焰噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂，工件受熱程度均不超過250℃，工件不會發(fā)生畸變，不改變工件的金相組織。（4）噴涂層的厚度可調(diào)范圍大涂層厚度可從幾十微米到幾毫米，表面光滑，加工量少。用特細(xì)粉末噴涂時，不加研磨即可使用。（5）生產(chǎn)率高大多數(shù)工藝方法的生產(chǎn)率可達(dá)到每小時噴涂數(shù)千克噴涂材料，有些工藝方法可高達(dá)50kg／h以上。（6）缺點結(jié)合力低，孔隙率較高，均勻性差，熱效率低，操作環(huán)境較差。形式：粉末、線材、棒材、帶材、柔性絲等；成分：金屬、有機(jī)塑料、陶瓷

6、、碳化物、紫熔合金、復(fù)合材料、非晶體等。應(yīng)用目的：耐磨損材料、耐腐蝕材料、耐高溫材料、隔熱熱障材料等。二、熱噴涂材料的分類及特點1熱噴涂材料的分類2熱噴涂材料的特點熱穩(wěn)定性好使用性能好潤濕性好固態(tài)流動性好（粉末）熱膨脹系數(shù)合適（1）要把實用性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來考慮，盡量選擇合理的噴涂材料。（2）對于重要的部件以獲得最優(yōu)涂層性能為準(zhǔn)則；不十分重要的部件則以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益為準(zhǔn)則。（3）根據(jù)工件的工作環(huán)境選擇合適的工作涂層。（4）為滿足噴涂工件的使用要求，可采用復(fù)合涂層和梯度涂層。3熱噴涂材料的選材原則4熱噴涂線材非復(fù)合線材：只含一種金屬或合金的材料制成的線材(1)碳鋼及低合金鋼絲最常用

7、的是85優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲和碳素工具鋼絲。一般采用電弧噴涂，用于噴涂曲軸、柱塞、機(jī)床導(dǎo)軌等常溫工作的機(jī)械零件滑動表面耐磨涂層及磨損部位的修復(fù)。(2)不銹鋼絲1Cr13、2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼絲主要用于強(qiáng)度和硬度較高、耐蝕性要求不太高的場合，其涂層不易開裂。1Cr17在氧化性酸類、多數(shù)有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽水溶液中有良好的耐蝕性。1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼絲有良好的工藝性能，在多數(shù)氧化性介質(zhì)和某些