浅谈超音速喷涂的技术特点1.技术原理超音速冷喷涂又称低压冷喷涂,是一种新的金属喷涂工艺,它不同于传统热喷涂(超速火焰喷涂,等离子喷涂,爆炸喷涂等),不需要将喷涂的金属粒子融化,喷涂基体表面产生的温度一般不会超过150℃。超音速冷喷涂技术原理是利用压缩气体通过缩放型拉瓦管产生超音速气流,将粉末沿轴向送入超音速气流中,形成气-固双相流,经加速后在完全固态下撞击基体,发生较大的塑性变形而沉积在基体表面上形成涂层。2.技术特点(1)冷喷涂基体表面的温度低于150℃,不会使基体产生内应力,无变形和相变。(2)涂层无热应力,可以喷涂厚涂层,厚度达到10毫米。(3)涂层结合强度高,30~100MPa;内聚力大,30~100MPa。(4)涂层致密,孔隙率低(<5%);导热导电率高(90%以上)。(5)涂层均匀性好,表面光洁度高,Rz20~40。(6)冷喷涂喷出的粒子流截面小而狭窄,且定向性好,可以喷涂局部表面。(7)一台设备可以喷涂多种粉材(铝、铜、锌、镍、铅、锡和巴比特合金等),并可制备多种功能性涂层(抗磨损、耐腐蚀、减摩、耐热、密封、导电、防粘着等)。(8)可在任何金属制品上喷涂,也可以在陶瓷、玻璃和水泥面上喷涂。(9)冷喷涂无高温,无危险气体和辐射,对环境无害。(10)设备结构紧凑,便于携带,可在固定场合使用,也可以在野外条件使用。
如高速钢与低合金工具钢,尽管热处理后具有相同的硬度值,实际使用时,前者耐磨性要高得多,而富含80%以上WC的硬质合金,其耐磨性比钢材高数十倍。所以,在大批量的揉捏出产时,为得到模具长的使用寿命,依然多用报价高、技术性杂乱的高速钢、硬质合金为模具资料。除了硬度外,起决定性的还有热处理后基体安排的粗细、成分、过剩与口火析出碳化物多少、巨细、类型、分散度及红硬性等。3.有足够的热稳定性:每次连续生产的时候,模具的温升有时到达或超越200℃,这对永160~180℃作回火温度的模具材料,会使强度、硬度降低,因此用于温升较高的模具材料,应具有杰出的抗回火稳定性4.具有杰出的技术性:冷挤压模具的制造周期长,技术杂乱,精度请求高。通常均须通过铸造、切削加工、热处理、磨削或其它精加工等。故只要技术性对比杰出的资料,才干满意出产上的需求。
超音速喷涂装置利用煤油为燃料,利用氧气和压缩空气为助燃剂,控制装置将煤油和助燃剂以一定的压力和流量输送到喷枪,经高性能雾化喷嘴雾化混合成液雾后喷入喷枪燃烧室,液雾经火花塞点火燃烧后形成高温高压的燃气,拉伐尔喷枪将其加速到超音速。送粉系统将喷涂粉末从拉伐尔喷枪嘴的低压区送入超音速射流,经射流加温加速后从喷枪喷出,高速喷向工件表面沉积形成涂层。由于多功能超音速喷涂技术可以使用氧气和压缩空气两种助燃剂,同时具备HVOF和HVAF的功能,焰流的速度和温度在大的范围内连续可调。喷涂前,工件必须经过表面清洁处理和喷砂粗化处理,一般喷涂材料为WC-12Co,WC与Co的质量百分数Wt分别为88%和12%,烧结破碎法制造。碳化钨在常温下硬度较高,特别是热硬度很好,至1000°C其硬度下降也很少。
超音速火焰喷涂是在八十年代初期,由美国Browning公司研制成功,并且先以JET-KOTE为商品推出。经过几年的应用开发,该方法的优点逐渐被认识和接受。由此,世界上发达国家,投入了大量的财力对HVOF进行研究开发。于八十年代末九十年代初期,先后又有数种HVOF喷涂系统研制成功,井投入市场。如金刚石射流(Diamond-jet) ,冲锋枪(Top-gun),连续爆炸喷涂(CDS,Continuous detonationspraying) ,射流枪(J-gun) ,无锡金属喷涂高速空气燃料系统(HVAF,High-velocity air-fuel) 等。超音速火焰喷涂是利用丙烷、丙烯等碳氢系燃气或氢气与高压氧气在燃烧室内,或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温、附件金属喷涂高速燃烧焰流,燃烧焰流速度可达五马赫(1500m/s)以上。超音速喷涂技术应用于机械零部件的在制造,可显著提高其性能和使用寿命,符合优质、高效、节能、节材、环保的要求,可达到修旧利废,产生良好的经济效益。