火焰噴焊修復鑄件的表面缺陷(二)

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tags:    時間:2014-03-11 13:44:34
火焰噴焊修復鑄件的表面缺陷(二)簡介
         2. 2. 2  預保護噴粉工藝對塗層質量的影響 ……
火焰噴焊修復鑄件的表面缺陷(二)正文
    

    2. 2. 2  預保護噴粉工藝對塗層質量的影響
  為了防止零件表面在預熱后和噴焊過程中被氧化,在工件達到預熱溫度之後,應立即在待噴表面先均勻地噴塗一層厚度約為0.1~0.15mm左右的塗層,將噴焊部位保護起來。預保護粉覆蓋要完整,噴嘴距離工件表面約80~100mm為宜。試驗發現,預保護噴粉時,待熔表面噴覆不完整,在噴焊過程中,出現熔融狀態的合金層從邊緣捲縮起來,在表面張力的作用下與基材脫離,裸露出的基體表面產生嚴重的氧化,對此必須將氧化層清除乾淨才能繼續噴焊。預保護噴粉時一般採用還原焰為宜。

    2. 2. 3  噴熔溫度對塗層質量的影響
   在噴完預保護層粉后,對工件繼續預熱,預熱溫度達到500 ℃后再進行塗層的噴焊工作。本文採用「一步法」噴焊工藝,噴粉和重熔是同時交替進行的,即邊噴塗邊重熔。粉末的熔點一般均低於基材,重熔時要靠操作者觀察噴塗層表面狀態及顏色的變化來控制和調節加熱溫度,在基材不熔化的狀態下保證完成重熔過程。試驗中發現,加熱溫度對熔化塗層在工件表面的潤濕效果有明顯影響,重熔溫度升高,熔化塗層的表面張力降低,使液態塗層容易鋪展,提高了塗層的潤濕性。當噴塗層在火焰的加熱下逐漸變亮,並出現「鏡面反光」時,即表明噴塗層已經熔融,此時熔渣上浮,應將火焰立即移到其它部位。重熔溫度過高,導致塗層造成流淌,使得噴熔層成形差,出現波浪狀、不光滑,影響表面平整程度,潤濕性也明顯變差,會產生卷邊現象。重熔溫度過低時,會產生「夾生」現象,熔渣不易浮出表面,噴熔層不能與基材實現良好的微冶金結合,塗層容易脫落,結合強度低。
   在噴焊過程中,雖然基體不熔化,但熱影響區同樣有淬硬傾向,造成基體硬化,易產生裂紋和影響加工性。以鑄鐵在加熱和冷卻過程中組織轉變行為為依據,採取一定的工藝措施來防止或儘可能減少基體組織的轉變。眾所周知,鑄鐵在加熱時的組織轉變是石墨溶解和碳原子擴散的結果,在溫度、固溶度和擴散推動力一定的條件下,原子的擴散距離主要受時間的影響。如果對鑄鐵的加熱速度足夠快、加溫時間足夠短,很顯然可以抑制原子的擴散距離,即抑制了鑄鐵加熱過程中的組織轉變[2]。隨著升溫速度的增加,組織轉變溫度上移。由高溫下恆溫時間對組織轉變體積率的影響,可以看到即隨恆溫時間的縮短,奧氏體組織體積率明顯下降。根據以上理論分析結果,操作時採用越快越好的原則。試驗結果表明,將750~900℃的升溫時間和噴粉充填時間盡量縮短,控制在4~8s之內,可以改善機械加工性。
   本試驗是採用中性焰,將噴焊槍的火焰集中在工件表面的一個局部區域進行加熱,當該區域的溫度達到使工件表面的預保護層粉末開始潤濕時,打開送粉開關,將粉末均勻地噴在這個局部區域上,噴到一定厚度時,用同一火焰將這個局部區域的塗層熔融,直到出現「鏡面反光」現象后,均勻而緩慢地將噴熔槍移到下一個局部區域,操作中儘可能縮短高溫停留時間,對於噴焊量較大的缺陷一次充填不完,可以將火焰移開,待溫度降至600℃以下時,再對補焊處重新加熱,繼續實施補焊,可以防止或減少組織的變化。噴熔時要將工件的溫度控制在500℃左右為宜,火焰宜為中性焰或微碳化焰,這樣可以防止塗層及基體的氧化而影響噴焊質量。

    2. 2. 4  噴熔操作因數對塗層質量的影響
   試驗發現,噴焊時噴槍移動速度對質量有很大影響。若噴槍移動速度太快,由於熱輸入小,溫度低,粉末來不及熔化或不完全熔化,會產生「夾生」現象,流動性變壞,液態合金的潤濕性下降,影響密著性和表面成形,同時塗層中B、Si 的氧化物不宜上浮,產生的夾渣在噴焊層中產生應力源,易使噴焊層崩落,因此必須保證塗層熔化后再移動火焰。若噴焊時運槍速度太慢,噴焊層與基體輸入的熱輸入大,受熱時間長,加熱溫度高造成塗層流淌。因此噴焊時必須控制好噴槍移動速度,試驗認為,噴焊速度以80mm/min為宜。
   在噴焊操作的不同環節,要求噴槍與工件表面有不同的距離。噴槍與工件表面的距離涉及到塗層的加熱溫度和直接影響塗層的質量。試驗發現,噴熔時噴槍與工件距離過大,加熱緩慢,使噴焊層疏鬆、多孔,噴焊質量差。噴槍與工件距離小,溫度高,加熱快,熔化迅速,但距離過小,氣體對熔融金屬吹力大,造成塗層翻泡,成形差且易產生氣孔。合適的噴焊距離,保證粉末到達工件表面時具有一定的噴射速度與溫度。粉末重熔時噴嘴與工件的距離適當減少,可保證粉末有一定的重熔溫度,不會因距離過大而使噴焊層疏鬆、多孔、質量下降,也不會因距離過小而使噴焊層氧化,以至減弱與基體的結合強度。噴槍與工件表面的距離因噴槍的型號大小不同而有差異,試驗認為,採用本試驗所用的噴槍,預熱時槍距為30~40mm、噴熔時為20~30mm ,重熔時為10~20mm比較合適。也可以採用噴粉的同時進行重熔,粉末不斷地噴入熔池,熔池隨噴槍的移動而移動,冷卻后形成噴焊層。
   採用鐵基F303粉末噴焊時,因其熔點較高,噴槍與工件距離可適當減小,對加熱更為有利。噴嘴與工件距離不可過大,否則噴焊時對熔池

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