金属粉末火焰喷涂(焊)工艺通则(一）

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　　一、工艺选择

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　　1、了解工件本身的性能：如材质、成份、表面状况、磨损部位及磨损面积、深度等。2、了解工件的使用条件：使用环境(工作温度、主要介质浓度及其它成份)、受力情况(冲击负荷还是滑动配合、静配合)、失效原因(加工超差、磨损、腐蚀等)等。3、下列情况宜采用喷涂工艺：

　　1)表面受静载荷或低速滑动负荷，要求耐磨但对涂层与基体抗拉结合强度要求不超过50N/mm2的工件，喷涂层硬度HV130-350，涂层厚度从0.3至数毫米，喷涂态表面粗糙度Ra10-25μm，涂层经磨削加工后表面粗糙度可达Ra0.8-0.4μm，如各种轴类的轴承部位。2)要求耐气蚀、水蚀而加工后粗糙度不超过Ra0.4μm的表面，如进口汽车曲轴，火车曲轴、船用曲轴等。3)材质为铜合金，铝或铝合金等有色金属，需要恢复尺寸或提高表面耐磨度的工件。4)在铜合金、铝或铝合金等有色金属工件上喷涂最好选用铜基粉或铝粉5)在腐蚀介质中使用，要求涂层致密无孔隙，应根据工件的使用环境，工作温度，介质浓度及成份，选择可满足使。用条件的塑料、陶瓷或耐蚀金属喷涂后再采用合适的封孔剂对涂层进行封闭处理。6)喷涂层与基体的结合强度：传统火焰喷涂层抗拉结合强度一般为20-30N/mm 2，采用陕西中科表面工程有限公司最新研制生产的ZK8032型粉末多功能高速火焰喷涂枪，在球墨铸铁经过喷砂表面喷涂铝包镍复合涂层，其涂层剪切结合强度可达63.7N/mm 2；虽然喷涂层不如喷焊层结合强度高，但对于修复工作在有润滑的金属间摩擦耐失效的零件是足以满足需要。经过科研单位计算，在解放牌CA141汽车满载运行时，对曲轴七个主轴颈的剪切应力集中在一个主轴颈上也仅有15N/mm 2；对东方红75拖拉机则仅有5.5N/mm2，这些数据远远低于喷涂层的抗剪强度。7)喷涂层耐磨性能：以汽车曲轴喷涂为例，喷涂的主轴颈与新品曲轴相比有更高的耐磨性，曾经我公司喷涂过日本产日野汽车曲轴，修复的主轴颈大修时经检查磨损量为0.022-0.03mm，而未经喷涂修复的主轴颈磨损量为0.2-0.25mm，其磨损量几乎相差十倍，从这个实例中可以说明喷涂层具有良好的耐磨性，甚至在发动机缺油的情况下仍能坚持运行数小时之久而不会烧瓦抱轴现象。8)喷涂与喷焊的工艺区别：

　　①喷涂层和喷焊层与基体金属的结合形成不同，镍包铝通过喷涂焰束加热时发生放热化学反应，在经喷砂除锈达Sa3级，RZ＞50μm的碳钢表面形成微冶金结合底层与工作层又产生“锚钩”效应的机械结合涂层，而喷焊层与基体的结合纯属冶金结合涂层。②喷涂材料不同，喷焊要求使用自熔性合金粉末，而喷涂则对粉末的自熔性要求不高，且不一定是自熔性合金粉末，各种自熔性合金粉末既可用于喷焊又可用于喷涂，但喷涂粉末不具备自熔性只能用于喷涂而不能用于喷焊工艺。③工件受热情况不同，喷涂与喷焊过程中，喷前预热温度不同，工件受热影响不同，喷后工件的组织、性能亦不同④涂层的致密性不同，喷焊层致密，而喷涂层中有少量孔隙。⑤承受载荷的能力不同，喷涂层一般能承受大面积接触，多在有润滑条件的工作表面，配合面以及其它受力较小的工况条件下使用，喷焊层却能承受较大的冲击力，挤压应力或接触应力等。

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　　4、下列情况宜选用喷焊工艺：

　　⑴各种碳钢、低合金钢的工件表面载荷大，特别是受冲击载荷，要求涂层与基体结合强度在350-450N/mm2的工件，喷焊硬度HRC150≤65，涂层厚度从0.3至数毫米，喷焊层经磨削加工后表面粗糙度可达Ra0.4-0.1μm以上。⑵在腐蚀介质中使用，要求涂层致密，无孔隙；⑶工件表面原设计采用淬火、渗碳、渗氮、镀硬铬等工艺，要求表面有很高的硬度。⑷工件工作环境恶劣，如受强烈的磨粒磨损、冲蚀磨损、气蚀等等。⑸氧-乙炔焰合金粉末喷焊工艺适应各种碳钢、低合金钢零部件的表面强化或修复，但应注意到零件材质的一些特点，当基体材质的线胀系数与合金喷焊层的线胀系数差别较大时小于12×10-6/℃大于12×10-6/℃，则应慎用此工艺，以免造成裂纹，若基体金属中与氧亲合力大的元素含量较多如钨和钼的含量大于3%，铝、镁、钴、钛、钼等元素总含量大于0.5%或钢中含硫量较多时，也会给喷焊带来困难，这是因为这些材料与氧作用极易生成致密而稳定的氧化膜，阻挡熔融合金对基体的润湿作用，重熔时液态合金会呈珠状象“汗珠”一样地滚落，因此在采用喷焊工艺时，应该注意此工艺对于所喷基体材料的适应性。

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