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鐵基合金粉末

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噴焊技術(shù)

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噴焊技術(shù)

發(fā)布日期:2019-03-10 作者: 點(diǎn)擊:

噴焊是對(duì)經(jīng)預(yù)熱的自溶性合金粉末涂層再加熱至1000~1300℃,使顆粒熔化,造渣上浮到涂層表面,生成的硼化物和硅化物彌散在涂層中,使顆粒間和基體表面達(dá)到良好結(jié)合。最終沉積物是致密的金屬結(jié)晶組織并與基體形成約0.05~0.1mm的冶金結(jié)合層,其結(jié)合強(qiáng)度約400MPa,抗沖擊性能較好、耐磨、耐腐蝕,外觀呈鏡面。

優(yōu)點(diǎn)

與噴涂層相比,噴焊層的優(yōu)點(diǎn)顯著。但由于重熔過(guò)程中基體局部受熱后溫度達(dá)900℃,會(huì)產(chǎn)生較大熱變形。因此,噴焊的使用范圍有一定局限性。適于噴焊的零件和材料一般是:

①受沖擊載荷,要求表面硬度高,耐磨性好的易損零件,如拋砂機(jī)葉片,破碎機(jī)齒板,挖掘機(jī)鏟斗齒等;

②幾何形狀比較簡(jiǎn)單的大型易損零件,如軸、柱塞、滑塊、液壓缸、溜槽板等;

③低碳鋼、中碳鋼(含碳0.4%以下)、含錳、鉬、釩總量<3%的結(jié)構(gòu)鋼、鎳鉻不銹鋼、鑄鐵等材料。

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噴焊用自熔性合金粉末

自熔性合金粉末是以鎳、鈷、鐵為基材的合金,其中加入適量硼和硅元素,起脫氧造渣焊接熔劑的作用,同時(shí)能降低合金熔點(diǎn),適于乙炔一氧焰對(duì)涂層進(jìn)行重熔。國(guó)產(chǎn)自熔性合金粉末品種較多,鎳基合金粉末有較強(qiáng)的耐蝕性,抗氧化性可達(dá)650°C,耐磨性強(qiáng);鈷基合金粉末最大的特點(diǎn)是紅硬性好,可在700℃保持較好的耐磨性和耐蝕性;鐵基合金粉末耐磨粒磨損性?xún)?yōu)于其他兩類(lèi)。

噴焊工藝

噴焊的工藝程序基本與噴涂相同,所不同者在噴粉工序中增加了重熔程序。噴焊有一步噴焊法和二步噴焊法。

施工前應(yīng)注意:

①工件表面有滲碳層或氮化層,在預(yù)處理時(shí)必須清除;

②工件的預(yù)熱溫度為一般碳鋼200~300℃,耐熱奧氏體鋼350~400℃。預(yù)熱火焰用中性或弱碳焰。此外,噴涂層重熔后,厚度減小25%左右,噴熔后在熱態(tài)測(cè)量時(shí),應(yīng)將此量考慮在內(nèi)。

一步噴焊法

一步法即噴一段后即熔一段,噴、熔交替進(jìn)行,使用同一支噴槍完成??蛇x用中、小型噴焊槍。在工件預(yù)熱后先噴涂0. 2mm的保護(hù)層,并將表面封嚴(yán),以防氧化,噴熔從一端開(kāi)始,噴距10~30mm,有順序地對(duì)保護(hù)層局部加熱到熔融開(kāi)始濕潤(rùn)(不能流淌)時(shí)再?lài)姺?,與熔化反復(fù)進(jìn)行,直至達(dá)到預(yù)定厚度,表面出現(xiàn)“鏡面”反光,再向前擴(kuò)展,達(dá)到表面全部覆蓋噴焊層。如一次厚度不足,可重復(fù)加厚。一步法適用于小型零件或小面積噴焊。

二步噴焊法

二步法即先完成噴涂層再對(duì)其重熔。噴涂與重熔均用大功率噴槍?zhuān)鏢pH-E噴、焊兩用槍?zhuān)购辖鸱勰┏浞衷诨鹧嬷腥廴?,在工件表面上產(chǎn)生塑性變形的沉積層。噴鐵基粉末時(shí)用弱碳火焰,噴鎳基和鈷基粉末時(shí)用中性或弱碳火焰。

噴粉每層厚度<0.2mm,重復(fù)噴涂達(dá)到重熔厚度,一般可在0.5~0. 6 mm時(shí)重熔。如果噴焊層要求較厚,一次重熔達(dá)不到要求時(shí),可分幾次噴涂和重熔。

重熔是二步法的關(guān)鍵工序,在噴涂后立即進(jìn)行。用中性焰或弱碳化焰的大功率柔軟火焰,噴距約20 ~ 30mm,火焰與表面夾角為60°~ 75°,從距涂層約30mm處開(kāi)始,適當(dāng)掌握重熔速度,將涂層加熱,直至涂層出現(xiàn)“鏡面”反光為度,然后進(jìn)行下一個(gè)部位的重熔。

重熔時(shí)應(yīng)防止過(guò)熔(即鏡面開(kāi)裂),涂層金屬流淌,或局部加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使表面氧化。多層重熔時(shí),前一層降溫至700℃左右,清除表面熔渣后,再作二次噴熔。重熔宜不超過(guò)3次。

工件的冷卻。中低碳鋼、低合金鋼的工件和薄焊層、形狀簡(jiǎn)單的鑄鐵件在空氣中自然冷卻。對(duì)于焊層較厚、形狀復(fù)雜的鑄鐵件,錳、銅、釩含量較大的合金鋼件,冷硬性高的零件,要埋在石灰坑中緩冷。

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噴涂與噴焊的工藝區(qū)別

噴涂層和噴焊層與基體金屬的結(jié)合形成不同,鎳包鋁通過(guò)噴涂焰束加熱時(shí)發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng),在經(jīng)噴砂除銹達(dá)Sa3級(jí),RZ>50μm的碳鋼表面形成微冶金結(jié)合底層與工作層又產(chǎn)生“錨鉤”效應(yīng)的機(jī)械結(jié)合涂層,而噴焊層與基體的結(jié)合純屬冶金結(jié)合涂層。

噴涂材料不同,噴焊要求使用自熔性合金粉末,而噴涂則對(duì)粉末的自熔性要求不高,且不一定是自熔性合金粉末,各種自熔性合金粉末既可用于噴焊又可用于噴涂,但噴涂粉末不具備自熔性只能用于噴涂而不能用于噴焊工藝。

工件受熱情況不同,噴涂與噴焊過(guò)程中,噴前預(yù)熱溫度不同,工件受熱影響不同,噴后工件的組織、性能亦不同。

涂層的致密性不同,噴焊層致密,而噴涂層中有少量孔隙。

承受載荷的能力不同,噴涂層一般能承受大面積接觸,多在有潤(rùn)滑條件的工作表面,配合面以及其它受力較小的工況條件下使用,噴焊層卻能承受較大的沖擊力,擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力等。

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下列情況宜選用噴焊工藝

⑴ 各種碳鋼、低合金鋼的工件表面載荷大,特別是受沖擊載荷,要求涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度在350—450N/mm2的工件,噴焊硬度HRC150≤65,涂層厚度從0.3至數(shù)毫米,噴焊層經(jīng)磨削加工后表面粗糙度可達(dá)Ra0.4—0.1μm以上。

⑵在腐蝕介質(zhì)中使用,要求涂層致密,無(wú)孔隙。

⑶工件表面原設(shè)計(jì)采用淬火、滲碳、滲氮、鍍硬鉻等工藝,要求表面有很高的硬度。

⑷工件工作環(huán)境惡劣,如受強(qiáng)烈的磨粒磨損、沖蝕磨損、氣蝕等等。

⑸ 氧—乙炔焰合金粉末噴焊工藝適應(yīng)各種碳鋼、低合金鋼零部件的表面強(qiáng)化或修復(fù),但應(yīng)注意到零件材質(zhì)的一些特點(diǎn),當(dāng)基體材質(zhì)的線(xiàn)脹系數(shù)與合金噴焊層的線(xiàn)脹系數(shù)差別較大時(shí)小于12×10-6/℃大于12×10-6/℃,則應(yīng)慎用此工藝,以免                      

造成裂紋,若基體金屬中與氧親合力大的元素含量較多如鎢和鉬的含量大于3%,鋁、鎂、鈷、鈦 、鉬等元素總含量大于0.5%或鋼中含硫量較多時(shí),也會(huì)給噴焊帶來(lái)困難,這是因?yàn)檫@些材料與氧作用極易生成致密而穩(wěn)定的氧化膜,阻擋熔融合金對(duì)基體的潤(rùn)濕作用,重熔時(shí)液態(tài)合金會(huì)呈珠狀象“汗珠”一樣地滾落,因此在采用噴焊工藝時(shí),應(yīng)該注意此工藝對(duì)于所噴基體材料的適應(yīng)性。

⑹無(wú)需特殊處理就可噴焊的金屬材料:

①含碳量≤ 0.25% 的碳素結(jié)構(gòu)鋼. ② Mh 、 Mo 、 V 、 Cr 、 Ni 總含量< 3% 的合金結(jié)構(gòu)鋼。

③ 18 — 8 不銹鋼、鎳不銹鋼、灰鑄鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、低碳純鐵、紫銅。

⑺ 需預(yù)熱 250 — 375 ℃噴焊后需緩冷的金屬材料。

①含碳量> 0.4% 的碳素結(jié)構(gòu)鋼; ② 錳.鉬.釩.鎳 的總含量>3% 的合金結(jié)構(gòu)鋼;

③含鉻量≤ 2% 的合金結(jié)構(gòu)鋼 ;

⑻ 噴焊后需等溫退火處理的金屬材料:

①含鉻量≥ 13% 的馬氏體不銹鋼; ②含碳量≥ 0.4% 的鎳鉬合金結(jié)構(gòu)鋼。

在確定采用噴焊工藝后,再根據(jù)下列情況選用一步法或二步法噴焊工藝:

⑴ 工件需局部修補(bǔ),且噴焊處不允許熱輸入量很大,如各類(lèi)機(jī)床導(dǎo)軌局部傷痕的修補(bǔ),宜用一步法噴焊工藝;

⑵ 工件表面復(fù)雜或無(wú)規(guī)則,如鏈輪、齒輪齒面、螺旋給料器等,宜用一步法噴焊工藝;

⑶ 大型工件整體加熱有困難,如機(jī)車(chē)、礦車(chē)輪子等,宜用一步法噴焊工藝;

⑷ 可在機(jī)床旋轉(zhuǎn)的一般軸類(lèi)零件宜用二步法噴焊工藝;

⑸ 所得涂層的硬度應(yīng)盡量接近原設(shè)計(jì)的表面硬度,例如原設(shè)計(jì)采用淬火或化學(xué)處理工藝,使表面硬度達(dá)HRC≥ 55 左右的,則應(yīng)選用所謂“硬面涂層”粉末,如Ni15、Ni60、Fe65或Wc復(fù)合粉;

⑹ 強(qiáng)烈磨損的非配合面,如泥沙泵的葉輪、殼體、裝巖機(jī)鏟齒,螺旋給料器的螺旋面等,應(yīng)選用高硬度如Ni15 、Ni60、Fe65或Wc復(fù)合粉;

⑺ 需要加工,但又無(wú)法上車(chē)床、磨床,只能靠手工用銼刀等工具進(jìn)行加工的工件,如機(jī)床導(dǎo)軌面局部傷痕的修補(bǔ),只能采用低硬度噴焊粉如 SH ? F103 、 Ni15 等;

⑻ 噴焊工藝與電弧堆焊的區(qū)別:噴焊層與基體之間的結(jié)合是溶解擴(kuò)散冶金結(jié)合,而堆焊則是熔化冶金結(jié)合,在噴焊過(guò)程中基體是不熔化的,只是噴焊層與基體之間產(chǎn)生溶解作用,在兩者之間存在一個(gè)擴(kuò)散互溶區(qū).由于基體不溶物因而噴焊層

就不會(huì)被基體材料所沖淡,因此稀釋率極低,能保證噴焊層的良好性能,堆焊基體熔化,堆焊層稀釋率高,需要堆焊很厚才有可能保證焊層的性能,而且零件輪廓棱角難以保證,常見(jiàn)咬邊,棱角塌陷,而噴焊則不會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)缺陷。

下列情況不能采用噴焊工藝

⑴ 低于合金熔點(diǎn)的材料,如鋁及其合金、鎂及其合金,黃銅、青銅;

⑵ 工件是細(xì)長(zhǎng)的軸類(lèi)或是很薄的板材而又不允許變形的;

⑶ 工件原設(shè)計(jì)要求很高,金相組織不允許有任何改變的;

⑷ 可硬性高的鎳鉻鉬合金鋼;

⑸ 含鉻量> 18%的馬氏體高鉻鋼。

PS:長(zhǎng)軸類(lèi)28毫米以上外徑,8米以?xún)?nèi)長(zhǎng)度可以進(jìn)行高精度噴焊)

 



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關(guān)鍵詞:噴焊的方法,噴焊使用的粉末

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