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噴焊技術-沈陽稀有金屬研究所

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                鐵基合金粉末

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                噴焊技術

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                噴焊技術

                發布日期:2019-03-10 作者: 點擊:

                噴焊是對經預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到良好結合。Z終沉積物是致密的金屬結晶組織并與基體形成約0.05~0.1mm的冶金結合層,其結合強度約400MPa,抗沖擊性能較好、耐磨、耐腐蝕,外觀呈鏡面。

                優點

                與噴涂層相比,噴焊層的優點顯著。但由于重熔過程中基體局部受熱后溫度達900℃,會產生較大熱變形。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,如拋砂機葉片,破碎機齒板,挖掘機鏟斗齒等;

                ②幾何形狀比較簡單的大型易損零件,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%的結構鋼、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,同時能降低合金熔點,適于乙炔一氧焰對涂層進行重熔。國產自熔性合金粉末品種較多,鎳基合金粉末有較強的耐蝕性,抗氧化性可達650°C,耐磨性強;鈷基合金粉末Z大的特點是紅硬性好,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優于其他兩類。

                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。

                施工前應注意:

                ①工件表面有滲碳層或氮化層,在預處理時必須清除;

                ②工件的預熱溫度為一般碳鋼200~300℃,耐熱奧氏體鋼350~400℃。預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,噴熔后在熱態測量時,應將此量考慮在內。

                一步噴焊法

                一步法即噴一段后即熔一段,噴、熔交替進行,使用同一支噴槍完成??蛇x用中、小型噴焊槍。在工件預熱后先噴涂0. 2mm的保護層,并將表面封嚴,以防氧化,噴熔從一端開始,噴距10~30mm,有順序地對保護層局部加熱到熔融開始濕潤(不能流淌)時再噴粉,與熔化反復進行,直至達到預定厚度,表面出現“鏡面”反光,再向前擴展,達到表面全部覆蓋噴焊層。如一次厚度不足,可重復加厚。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其重熔。噴涂與重熔均用大功率噴槍,例如SpH-E噴、焊兩用槍,使合金粉末充分在火焰中熔融,在工件表面上產生塑性變形的沉積層。噴鐵基粉末時用弱碳火焰,噴鎳基和鈷基粉末時用中性或弱碳火焰。

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

                重熔是二步法的關鍵工序,在噴涂后立即進行。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處開始,適當掌握重熔速度,將涂層加熱,直至涂層出現“鏡面”反光為度,然后進行下一個部位的重熔。

                重熔時應防止過熔(即鏡面開裂),涂層金屬流淌,或局部加熱時間過長使表面氧化。多層重熔時,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、形狀簡單的鑄鐵件在空氣中自然冷卻。對于焊層較厚、形狀復雜的鑄鐵件,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別

                噴涂層和噴焊層與基體金屬的結合形成不同,鎳包鋁通過噴涂焰束加熱時發生放熱化學反應,在經噴砂除銹達Sa3,RZ>50μm的碳鋼表面形成微冶金結合底層與工作層又產生“錨鉤”效應的機械結合涂層,而噴焊層與基體的結合純屬冶金結合涂層。

                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,噴涂與噴焊過程中,噴前預熱溫度不同,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,擠壓應力或接觸應力等。

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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,要求涂層與基體結合強度在350—450N/mm2的工件,噴焊硬度HRC150≤65,涂層厚度從0.3至數毫米,噴焊層經磨削加工后表面粗糙度可達Ra0.4—0.1μm以上。

                ⑵在腐蝕介質中使用,要求涂層致密,無孔隙。

                ⑶工件表面原設計采用淬火、滲碳、滲氮、鍍硬鉻等工藝,要求表面有很高的硬度。

                ⑷工件工作環境惡劣,如受強烈的磨粒磨損、沖蝕磨損、氣蝕等等。

                ⑸ 氧—乙炔焰合金粉末噴焊工藝適應各種碳鋼、低合金鋼零部件的表面強化或修復,但應注意到零件材質的一些特點,當基體材質的線脹系數與合金噴焊層的線脹系數差別較大時小于12×10-6/℃大于12×10-6/℃,則應慎用此工藝,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,也會給噴焊帶來困難,這是因為這些材料與氧作用極易生成致密而穩定的氧化膜,阻擋熔融合金對基體的潤濕作用,重熔時液態合金會呈珠狀象“汗珠”一樣地滾落,因此在采用噴焊工藝時,應該注意此工藝對于所噴基體材料的適應性。

                ⑹無需特殊處理就可噴焊的金屬材料:

                ①含碳量≤ 0.25% 的碳素結構鋼. ② Mh 、 Mo 、 V 、 Cr 、 Ni 總含量< 3% 的合金結構鋼。

                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 需預熱 250 — 375 ℃噴焊后需緩冷的金屬材料。

                ①含碳量> 0.4% 的碳素結構鋼; ② 錳.鉬.釩.鎳 的總含量>3% 的合金結構鋼;

                ③含鉻量≤ 2% 的合金結構鋼 ;

                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% 的鎳鉬合金結構鋼。

                在確定采用噴焊工藝后,再根據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,且噴焊處不允許熱輸入量很大,如各類機床導軌局部傷痕的修補,宜用一步法噴焊工藝;

                ⑵ 工件表面復雜或無規則,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,如機車、礦車輪子等,宜用一步法噴焊工藝;

                ⑷ 可在機床旋轉的一般軸類零件宜用二步法噴焊工藝;

                ⑸ 所得涂層的硬度應盡量接近原設計的表面硬度,例如原設計采用淬火或化學處理工藝,使表面硬度達HRC≥ 55 左右的,則應選用所謂“硬面涂層”粉末,如Ni15、Ni60、Fe65或Wc復合粉;

                ⑹ 強烈磨損的非配合面,如泥沙泵的葉輪、殼體、裝巖機鏟齒,螺旋給料器的螺旋面等,應選用高硬度如Ni15 、Ni60、Fe65或Wc復合粉;

                ⑺ 需要加工,但又無法上車床、磨床,只能靠手工用銼刀等工具進行加工的工件,如機床導軌面局部傷痕的修補,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別:噴焊層與基體之間的結合是溶解擴散冶金結合,而堆焊則是熔化冶金結合,在噴焊過程中基體是不熔化的,只是噴焊層與基體之間產生溶解作用,在兩者之間存在一個擴散互溶區.由于基體不溶物因而噴焊層

                就不會被基體材料所沖淡,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,常見咬邊,棱角塌陷,而噴焊則不會出現此類缺陷。

                下列情況不能采用噴焊工藝

                ⑴ 低于合金熔點的材料,如鋁及其合金、鎂及其合金,黃銅、青銅;

                ⑵ 工件是細長的軸類或是很薄的板材而又不允許變形的;

                ⑶ 工件原設計要求很高,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:長軸類28毫米以上外徑,8米以內長度可以進行高精度噴焊)

                 



                本文網址:http://www.allegri-net.com/news/442.html

                關鍵詞:噴焊的方法,噴焊使用的粉末

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