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電弧噴涂技術及工藝影響因素分析
來源:本站整理  作者:佚名  2019-06-02 08:57:37

    摘要:熱噴涂修復是金屬零件表面修復的主要方式之一,能有效降低機械的維修成本,提高零件的使用壽命。通過對電弧噴涂技術主要原理和優勢進行介紹,分析了電弧噴涂作業中的主要工藝影響因素,希望能夠為提高電弧噴涂的工作質量提供幫助。
關鍵詞:電弧噴涂技術;工藝;影響因素

    0 引言
    表面磨損是機械零件使用中最常見的損壞形式,當傳動零件的磨損達到影響使用功能的程度時,對其采用科學的方式進行表面修復,有利于提升零件使用性能,并延長其使用壽命。電弧噴涂技術作為熱噴涂技術的一種,是表面修復工程中的一項重要技術,該技術隨著多年的研究與發展,在設備技術、噴涂材料、修復工藝等方面得到了顯著的發展與創新。近年來,電弧噴涂技術在工業上的應用越來越廣泛,已逐漸成為熱噴涂技術中最受關注的技術之一。

    1 電弧噴涂技術的主要原理
      電弧噴涂主要是通過使用兩根金屬絲作為自耗電極和噴涂材料,金屬絲噴涂材料通過送絲裝置被連續且均勻地送入電弧噴涂槍的導電嘴之中,導電嘴分別與電源的正負極相連接,在兩金屬絲到達接觸位置前,二者之間保持完整的絕緣狀態,當兩金屬絲被不斷送進而到接觸位置時,因電流出現短路而產生電弧,通電后在金屬絲端部以產生電弧作為熱源,金屬絲在發熱處因高溫被迅速熔化,再通過壓縮空氣將熔化后的材料霧化成微熔滴,并以高速噴施在工件表面,從而完成熱噴涂過程。

    2 電弧噴涂技術的優勢
    (1)性能優越,技術先進。電弧噴涂技術作為新式的熱噴涂修復技術,由于采用電弧技術融化金屬絲,材料的熔滴溫度達6000℃以上,加熱溫度顯著高于火焰加熱溫度,在高壓氣流的作用下,噴涂過程金屬粒子的熱能與動能都比較高,有利于獲得更好的結合性能與噴涂層強度。與傳統熱噴涂相比,電弧噴涂的優勢在于結合強度較高、硬度高、氣孔率低,平均情況下電弧噴涂與火焰噴涂相比,結合強度高出2.5倍,噴涂層硬度高出30%以上,且電弧噴涂涂層的孔隙率小于$%,遠優于火焰噴涂。
    (2)加工效率高,安全性好。與傳統噴涂技術相比,電弧噴涂技術能夠在單位時間內完成更多金屬材料的噴涂工作,且由于在噴涂作業的過程中僅使用電源和壓縮空氣工作,相對于使用氧氣乙炔等加熱方式的噴涂技術安全性更好。
    (3)節約能源,經濟性好。電弧噴涂技術相對于傳統火焰噴涂具有顯著的能源節約優勢,同樣工作任務下可減少能源使用50%以上,同時電能的使用成本也遠低于氧氣乙炔成本,其費用僅為火焰噴涂的10%~20%,也遠優于等離子等其他噴涂技術的成本,同時還具備更高的噴涂效率。
    (4)結構簡單,使用和維修方便。電弧噴涂的設備具有體積小、重量輕、移動方便、易損件少、維修方便、易于現場施工等優點。除對電弧噴涂操作者的施工技能要求較高外,其設備的購置成本和使用成本都具有明顯的優勢。

    3 噴涂工藝的影響因素
    3.1噴涂結合強度影響因素
    噴涂修復從微觀上講是金屬氧化物和微孔隔離開的單個顆粒在被修復表面的不規則堆積,噴涂層的結合強度主要取決于顆粒之間的結合力大小,影響電弧噴涂結合強度的因素包括以下幾點:(1)空氣的壓縮力越大,單位面積內所能釋放的氣流速度也就越大,隨著空氣流量的增大,噴涂材料的結合力就越高。(2)需修復工件表面預處理工作對結合強度影響很大,工件的表面粗糙度越高,越能夠提升結合的強度。(3)在噴涂過程中,噴槍噴嘴與工件表面之間的距離,直接影響到噴涂金屬粒子的速度,過遠的噴涂距離還會增加金屬粒子的氧化程度,應選擇適合的噴涂距離以保證良好的結合強度。
    3.2噴涂層致密度的影響因素
    熔融金屬粒子的大小是噴涂層致密度的主要影響因素,熔融金屬粒子過大會導致噴涂層疏松,熔融金屬粒子過小則更易形成緊密的噴涂層。影響金屬粒子大小的因素包括空氣的壓力、流量以及噴槍噴嘴的幾何形狀,當空氣壓縮力和流量適宜,噴槍噴嘴的形狀合理,則有利于金屬絲端部充分暴露在壓縮空氣射流之中,在最少的阻擋力下,金屬融滴有利于良好的霧化,使金屬粒子的體積顯著縮小,能夠形成緊密、光滑的噴涂層結構石
    3.3噴涂層硬度的影響因素
    噴涂層硬度是修復質量的重要指標,在實際工作中可能影響噴涂硬度的工藝因素包括以下幾點:(1)噴涂金屬材料的化學成分和物理特性直接決定了噴涂材料冷卻過程的密度與硬度;(2)空氣壓縮力越大,氣體的流量越大,使金屬霧化顆粒的運行速度更快,不僅在噴涂時的溫度更高,且運動速度更快,涂層硬度增加;(3)金屬絲的送絲速度增加,因電流增加引起熔化溫度升高,噴涂后材料冷卻時間延長,引起涂層硬度降低。

    4 結語
    隨著電弧噴涂技術的研究和應用不斷擴展,很多新式的噴涂材料及修復方法被開發和使用,這為機械零件的表面修復提供了更廣闊的空間。電弧噴涂技術在性能和經濟性方面存在顯著優勢,結合科學的工作方法,將會為零件的高質量表面修復提供更多幫助。
 

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