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1、热喷涂,热喷涂及其分类 热喷涂的一般原理 热喷涂基本工艺流程 几种常用热喷涂技术 热喷涂涂层的检测,几种常用热喷涂技术,热喷涂 利用热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化后高速喷射到零件表面，形成特定的涂层，以提高工件的性能的表面技术。热源：气体、液体燃料，电弧、等离子、激光等。材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。性能：耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化、隔热、导电、绝缘、密封、润滑等。涂层厚度：5 mm 5 mm.热喷涂技术涉及物理冶金、陶瓷学、高分子科学、表面物理化学、流体力学、燃烧学、传热学、等离子物理等多种学科。,以热源为主分类：1）电弧喷涂、2）火焰喷涂、3）等离
2、子喷涂和 4）特种喷涂。,一、热喷涂及其分类,二、热喷涂的一般原理,热喷涂过程中，喷涂材料大致经过以下过程（以粉末热喷涂为例）：,加热,三、热喷涂基本工艺流程,1、表面净化2、表面预加工3、表面粗化4、预热5、喷涂底层6、喷涂工作层7、喷后处理,电弧喷涂,电源：V=40V，I=100-400A平的伏安特性。电弧喷涂枪，送丝装置，气体压缩机。电弧喷涂丝材主要有Al,Zn,Cu,Ni,Mo等及其合金，以及碳钢、不锈钢等。,以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流雾化，使熔融粒子高速喷到工件表面形成涂层。,四、常用热喷涂技术,电弧喷涂枪结构图,1.空气接头2.手柄开关3.喷枪体4.导电嘴5.金属丝6.
3、挡弧罩,电弧喷涂实例大功率发动机曲轴的修复（120万3.5 万）曲轴材料：KSF55，相当于35号锻钢。表面预处理：除油，车去表面疲劳层，粗化。电弧喷涂金属涂层：铝青铜作为喷底涂层，3Cr13作为工作层；喷涂电压40V，100A铝青铜，400A3Cr13；喷枪距工件200-250mm喷涂层的机械加工，磨至表面粗糙度达Ra0.8mm,以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的喷涂。1.线材火焰喷涂2.粉末火焰喷涂,火焰喷涂,1.燃料气(C2H2),2.助燃气(O2),3.气体流量计,4.压缩空气,5.空气过滤器,6.空气控制器,7.线材控制装置,8.喷枪.,1,2,4,3,5,6,7,
4、8,线材火焰喷涂装置示意图,1.燃料气(C2H2),2.助燃气(O2),3.气体流量计,4.粉斗,5.粉末火焰喷枪.,1,2,3,4,5,粉末火焰喷涂装置示意图,北京新迪-表面技术工程有限公司火焰喷枪,等离子喷涂 以等离子弧为热源的热喷涂等离子弧1）非转移型等离子弧。在喷嘴与钨极之间形成，工件不带电，等离子弧在喷嘴内不延伸出来，但从喷嘴喷射出高速焰流(图A)。2）转移型等离子弧。在工件与钨极之间形成(图B)。3）联合型等离子弧(图C)。,等离子弧的特点 1）温度高、能量集中；2）焰流速度高，通常为每秒几百米；3）稳定性好；4）可调节性好。,一种非转移弧的温度分布示意图,等离子体（PLASMA）
5、物理简介,UD 分解能 UI 电离能,气体电离后，空间里不仅有原子，还有自由电子和正离子，当中性原子、电子和离子处于动态平衡时，这种状态称为等离子体。等离子体一般分为三类：1）高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变研究；2）低温低压等离子体，电离度不足1%，T=50-250 C；3）中温低压等离子体，电离度大于1%，可达到三万度以上的温度。等离子弧的功率。工业应用的功率为，25-40 kW或105W/cm2。氮气等离子：250-400 A，70-90 V；氩气等离子：400-600 A，20-40 V,控制设备,电源,冷却水,工作气体,送粉气体,粉末,送粉设备,喷枪,等离
6、子喷涂设备示意图,等离子弧喷涂枪示意图,10000 C,1000 m/s,电源,+,电源,+,保护气,粉末及送粉气,冷却水,稳弧气,粉末等离子枪示意图转移弧,特种喷涂技术1.高速氧-燃气喷涂（HVOF）2.超音速等离子喷涂3.低压等离子喷涂4.激光喷涂5.爆炸喷涂6.水下等离子喷涂,高速氧-燃气喷涂（HVOF）,Jet-Kote 喷枪结构1-燃烧室，2-粉末入口，3-燃气通道，4-送粉通道，5-冷却水道，6-喷嘴。,1）弯曲试验2）杯突试验3）喷涂层结合强度拉伸试验4）喷涂层结合强度剪切试验5）喷涂层自身抗拉强度试验6）喷涂层空隙率测定,1）和2）用于现场检测，其余实验室检测。,五、热喷涂涂层
7、的质量检测技术,1）弯曲试验,用1-1.5mm 厚的普通碳钢板制成50 x100mm2 的试样，在其表面喷涂约0.3mm厚的涂层，涂层与基体的结合情况可用两种方法评定。,比较涂层开始发生龟裂的角度，以评价结合性能。,根据弯曲后涂层开裂的情况评价结合性能。,2）杯突试验,球面凹坑试验。1.3-1.5mm厚的普碳钢板制成75x44mm的试样，然后在其表面喷涂0.05-0.15mm厚的涂层。,3）涂层结合强度拉伸试验,涂层结合强度(sb)sb=4P/pd2,试样尺寸:D=45 mm（推荐）d=11 mmh=1-1.5 mm拉伸速度:4 mm/min,涂层结合强度(sb)sb=4P/pD2,试样尺寸：
8、D=25 mm(推荐)d=15 mmL1=35 mmL2=30 mmh=1-5 mm拉伸速度:4 mm/min,拉伸试样,三种可能的断裂方式：1）断裂发生在胶层内，sb表示胶的强度；2）断裂发生在涂层内，sb表示涂层自身强度；3）断裂发生在涂层与基体的界面，sb表示结合强度。,4）涂层孔隙率的测定,浮力法 将涂层从基体上取下，100C干燥2小时，在其表面涂一层凡士林，然后用细金属丝吊起来，称其在空气和蒸馏水中的重量。涂层的孔隙率（P）由下式计算：,W-涂层+金属+凡士林在空气中的总重量W-涂层+金属+凡士林在水中的总重量Wz-涂层在空气中的重量Wc-浸入水中的金属丝的重量Wv-凡士林的重量rw-蒸馏水的密度rz-涂层材料的密度rc-金属丝的密度rv-凡士林的密度,思考题1、什么是热喷涂？其工艺选用的基本原则。2、什么是等离子体？3、等离子喷涂的基本原理。,
