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1、火焰粉末喷涂巴氏合金维修?改装%,火焙粉末唼棘巴氏台垒火焰粉末喷涂巴氏合金汪汪机城研充所喻晓平巴氏合金,作为一种典型的滑动轴承材料,广泛应用于矿山,冶金,化工,交通,电力等各部门.然而,各种浇铸巴氏台金的零部件在生产和使硐过程中,常常由于脱壳,气孔夹杂,磨损,疲劳,划痕,腐蚀等原因而失效,造成很大的损失.近年来,随着热喷涂技术的发展,人们将巴氏合金制成粉末,用火焰喷涂的形式进行修造,取得了显着的经济效果.不仅简化了工艺,节约了金属,降低了成本,而且,由于巴氏台金粉末喷涂层的耐磨特性优于浇铸巴氏台金,摩合时间短,摩擦系数低,粉末沉积率高,喷涂速度快,涂层具有良好的减磨性,耐磨性,磨合性,顺应性和
2、自润滑性等,因而可广泛地应用于巴氏合盒轴瓦,轴承,轴套等的生产和修复.目前国内火焰喷涂巴氏台金的应用尚未普及,本文对这一新技术的材料要求,喷涂工艺,涂层性能及其应用作一简介.一,喷涂材料殛喷枪1.喷涂材料巴氏合盎零部件是一般高速和重载荷工程机械中的重要部件,它承受着各种外力(冲击,振动,摩擦等),工况条件十分恶劣.因此,为满足喷涂工艺和涂层使用性能的要求,供热喷橡用的巴氏合金粉末必须具备下列条件:粉末要清洁,含氧量不大于0.04%,粉来中各种杂质(IIPb,Fe,Si,Zn,AI等)含量总和不超过0.55%,以保证涂层达到实际应用所期望的性能.粉末形貌和流动性对喷涂工艺和涂层性能有很大影响,粉
3、末的圆整度愈好,流动性就愈好,抗氧化性能就愈强.因此粉末颗粒应基于球形稻椭圆球形,粉末要有适当的粒度范围.比较合适的粒度范围是45100tm,即一150+300目.粉末熔点不能低于240C,否则,当工件温升达到180200C时,就可能使巴氏台金层软化粉东在常温下,沫层硬度似HB2030为佳.供火焰喷涂巴氏合金的粉末材料为锡基巴氏合金,主要是由锡,锑,铜等元素组成.表1为上海冶炼厂生产,牌号为G611的粉末成分及理化性能.表1G6n粉化学成分及物理性能化学成甜()I物理性荫音形流动性梧装密度I熔喷SbCuSn氧点潦量状s/sog/eros性.韶余诛i_1O一2O盘l3O3.OO良好置球2.喷枪由
4、于巴氏台金粉末为低熔点材料,其熔点一般为240.当加热到300时即开始氧化,温度高于600”C对严重氧化,形成氧化锡的浓白色烟雾.一般火焰粉末喷枪其能量高度集中,氧乙炔温度高达3l00”C.因此,巴氏台金粉末喷涂不能利用一般喷枪,而必须使用特制的喷枪.喷枪设计原理为:扩大火焰功率的控制范围,减少并分机械?1990一O3,第l卷.第a期散火焰能量,从而减少粉末的热量来源.缩短火焰长度,加速粉末流速,从而缩短粉末通过火焰区的时间.采用高压气体送粉,保证粉末快速,顺利地通过火焰区,使粉未通过火焰高温区的预热和低温区的加热后,迭到熔融或熔化状态.利用新型的喷枪喷涂巴氏台金粉末,可获得较高的沉积率和涂层
5、致密度.=,聩潦工艺爱参数由于巴氏合金粉末具有熔点低,易氧化的特点,因而对喷涂工艺有着许多新的要求,其喷涂工序为I清洗一粗亿一预热一喷过渡层(在巴氏合金基体上无必要)一喷工作层耪一机加工1.清洗清洗工件待喷表面,去油除锈,使其露出新鲜表面.2.粗化粗化的目的是增大结合面积,净化表面.其方法为,在钢基体表面喷砂或切细螺纹,在巴氏合金表面束钎粗糙或切细螺纹.均可得到较理想的结合强度.3.预热预热温度一般为100150”C,其目的是除去工件表面潮气,提高粉层与工件的结合力,减少应力,避免涂层脱壳.采用火焰预热时,要根据工件各部位尺寸,控制预热枪的移动速度,保证各部位受热均匀.4.喷擗工件预热到最佳温
6、度后,应及时进行喷粉,在经过粗化的钢基体表面先喷涂一层NI/AI粉打底,然后再喷巴氏合金粉,也可在钢基体表面预先镀锡,然后在锡层上喷巴氏合金粉在巴氏合盒表面经过表面预处理后,可直接喷涂巴氏合金粉喷涂对应选择以下适当的工艺参数.气体压力喷涂打底粉(NI/A1)时,氧气,乙炔气压力分别为393kPa和69kPa.喷工作层粉时,氧气为600750kPa,乙炔气为5070kPa.火焰性质喷打底粉为中性焰,喷工件层粉为氧亿焰.喷涂距离指喷咀至工件表面的距离200250ram.喷涂距离过远,粉未在火焰中逗留时间偏长,与工件表面碰撞的动能减弱,使粉层疏松,结合强度降低,同时因粉末过热而严重氧化.喷涂距离过近
7、,粉未在火焰中逗留时间短,粉末未选到塑性状态,碰撞后被弹回,造成沉积率偏低.同时由于火焰对工件接加热而使工件温度升高,影响喷涂的继续进行.喷枪移动速度喷枪相对工件表面移动速度为618m/rain.喷射角度应垂直于工件表面保持9O.,不小于60.喷射角过小,粉末沉积率降低,涂层疏松,结合强度降低.选粉量送粉量3k/h,送粉量应适当,一般宜先小后大,开始粉量太大,粉层厚度增加太快,粉层收缩应力剧增,极易超过粉层自身的结合力,而出现裂纹和剥落现象.层涂温度连续喷涂时,涂层温度不超过210,温度过高涂层严重氧化甚至发生过熔流动.在实际喷涂过程中,如温度过高应停喷510分钟,待降温后继续喷涂.涂层厚度因
8、巴氏合金具有良好的塑性耜韧性,所以涂层厚度可少至0.1m112,也可大至15ram.但涂层太厚不经济,只能在特殊需要时采用.涂层厚度为设计厚度和加工余量之和.对形状简单的一般工件,加工余量以D.5一1.Omm较为合适,而对形状复杂或喷涂面积较大的工件,其)JOS_余量一般为12ram即可.冷却方式一般工件可采取空冷,大型工件或厚涂层工件应采取缓冷保温措施.5.后加工由于巴氏合金涂层硬度不高,一般为?4O?机械舟,99o一08.第17卷.第3期HB2030,所以涂层可进行车,创,铣,镗等机械加工,也可用锉刀,刀等进行手工加工.三,涂屡检爵1.涂层化学成分(如表2)表2G6l1粉和其相应潦层的化学
9、成分对比成分t)llsnSbCuO”目Il11.3S5.70O.O27l99.9巴氏合金赫层.8280I】l?295.710.18I99.9f由表2可知,涂层的化学成分基本上和粉末相同,唯氧含最略有增加.2.涂层性能(1)涂层硬度,比重,自身强度,结台强度,见表3.表3涤层硬度,自身强度,密度,结合强度平均自身棘层赫层与基体培合强崖CMPa)常量置崖密崖在45.舒l在|锕在巴氏爱崖上囊Nj/金衰面硅IHRMPag/em0上直接喷A1粉.再后直接喷l棘G6:1l船喷G611糟G611粉20.一20526.661B26无丹层界(2)摩擦系数摩擦试验试样.在16Mn钢板上喷涂tram的G6tl粉,制
10、成lOlO20ram试样,用阿姆斯拉磨损试验机,转速为185转/分,下试样用4O5mInZGMnV台金铸钢轮(HRC47)作为对摩材料见表4.由表4看出,在有橱滑剂时,G611粉涂表4试样材料摩擦系数对比材料G61l静巴匮台金埭层l6Mn尊蒋遗合盘条件煎茕25kf,试硷愚撤20O0转层的摩擦系数仅为其铸态材料的78.43,在无润滑剂时,涂层的摩擦系数也比铸态材料小.3.涂层结构涂层由软基体和硬质相fl(SnSb),e(CuoSne)组成,其组织结构细密,硬质点相缅小且分布均匀.涂层呈层状结构,涂层与过渡层,过渡层与基体结合良好,无明显分界线(上数据,均为铁道部戚墅堰车辆工艺研究所测试).四,应
11、用实例江汉油田开发公司柱塞式高压注水泵的连杆(体,盖),如下图,由于作为轴瓦的附图巴氏台金是直接浇铸在连杆的轴孔表面,与连杆体,连杆盖结为一体.所以,使用失效后,造成整件报废,损失极大.其失效原因为t1.磨损,径向间隙超差,已无垫片可除2.烧损,3.局部剥落.现采用巴氏合金粉束喷涂技术修复报废连杆,修复情况如下.1.枝术参数轴孔尺寸158x70,连杆体材料QT6o一2浇铸材料ZdhSnSb116修复厚度3一J111”1110(下转第42页)机械.199003,第1卷,第3翔成底座垂直压力,这是钢管座式挡料器最大特点之一.气动挡料器(图3)主要由活塞,缸体,缸体底座三大部份组成.一图31.挡板2
12、.前法兰3.靖嘉4.外缸5.内缸6.进气孔7.节斑词压圈8.后培兰活塞是由挡板,活塞杆,聚脂密封圈和压环组成.为了压缩缸体长度和保证活塞冲程t对活塞杆,压环,后法兰作了特殊改进.缸体是由缸体,外缸套,缸体前后法兰组成.缸体上有两排径向小孔(622),缸体和外缸套之间有间隙,当活塞向进气端运动时,缸体内气体能顺利进八另一端,井在一定程度上右排小孔起着节流孔作用,延嫒缸体气体压力的骤然增加和延长了活塞的缓冲行程.当活塞密封压住右排小孔后,气体压力才增加很快.当气体压力与钢管冲击力相平衡时,缸体右端气体不再压缩,活塞向右端的运动也就停止了.当活塞完成一次工作行程后,在气体压力作用下向左运动,左端缸体
13、内一部份气体通过左排小孔进八缸体右端,当密封封住左端小孔后,缸体左端气体气压升高以减缓活塞向左冲击,直至活塞停止运动.因此两排径向小孔不宜大,以直径23,孔数46为宜.底座为焊接结构.后法兰上有进气孔,孔径6,当活塞向右运动时,随着缸体内压力的增加,一部份气体通过进气孔排八缸外管道中,因此也起着阻尼孔的作用.如果在管道上安装节流调压阀,该孔径应放大到812,使挡料器的特软硬性按钢管规格和重量进行调整.现场实际测定,339钢管以1.5m/s速度冲击钢管时,活塞行程llO120mm,压缩空气压力4i0Pa.此时气体作用在活塞端面上的压力,能与钢管对挡板的虽小冲击力平衡.气动钢管挡料器缓冲时间较机械
14、式挡料缓冲时间长,冲击力较小,因此适用于质量较大运动体分流和挡料用.该挡料器结构简单,体积小,适用于场地窄小,基础薄弱的特殊场合.利用节流调压润,针对钢管的质量大小对气体的压力和进气孔进行调整,使钢管气动挡料器软硬特性满足生产时需要.(上接第4O页)2.修复工艺在原ZChSnSbll一6巴氏合金铸层上用G611合金耪进行氧一乙炔火焰喷涂.轴孔表面清洗,去除油污.砂轮打磨,去除原铸层表面和剥落处的疲劳层及租糙表面,直至见金属光泽.预热,其温度为120一150.对局部剥落处喷Ni/AI打底粉.在轴孔表面均匀地喷涂G611粉,直至达到所需要的尺寸.机加工3.喷涂效果涂层表面平整,组织结构致密,无夹,渣,无气孔,涂层与基体结合牢固.4.经济效益修复一副连杆成本约120元,而购买一副连杆配件价格约600多元.各油田高压注水泵数量可观,仅江汉油田就有近6O台.每台泵3付连杆.如均采用巴氏合盘粉末喷涂技术修复,即可改善连杆轴承面的耐磨性能,延长其使用寿命.又能节约大量钢材和有色金属,降低生产成本,其技术经济效益是显若的
