高速电弧喷涂技术简介

一、电弧喷涂原理 电弧喷涂是以电弧为热原，将熔化的金属丝用高速气流雾化，并以高速喷射到工作表面形成涂层的一种工艺。高速电弧喷涂技术，是在电弧喷涂的基础上发展起来的一种新型电流喷涂技术。广泛应用防腐、耐磨、特种功能等。不失为一种表面强化最有效，最经济的技术。二、电弧喷涂技术的特点 １．电弧喷涂的优点突出表现在其涂层高的结合强度和优导的涂层性能。２．电弧喷涂的生产效率高。３．电弧喷涂的节能效果十分突出，能原利用率显著高于其它喷涂方法（电弧喷涂时原利用率达５７％，火焰喷涂达 １３％等离子喷涂达 １２％）。…     

科技动态

金属基复合材料的表面加工新技术美国马萨诸塞州的Avco特种材料公司研究出了一种称作钎焊固结（brazeconsolidation）的硕成形金属基复合材料制造方法。其过程如下：首先将碳化硅纤维缠绕在一个固定的支承材料上，然后在纤维上等离子喷涂6061铝合金，接着在组合表面电弧喷涂一种含硅量较多的4047铝合金（相当于钎料），然后对整个零件进行均匀加热，使4047合金润湿填满气孔和空隙。这种方法的原理是利用高温等离子弧瞬间使喷涂的金属（粉状或丝状）熔融，借助喷射气流将其雾化并喷着在纤维上，使制成复合预制品，然后进行二次加工——电弧…     

第一讲 装备再制造技术（十一）

（7）高速电弧喷涂工艺 ①预处理工艺 高速电弧喷涂工艺包括工件表面的预处理、喷涂、喷后处理等几个大的步骤。高速电弧喷涂时,高压空气将喷涂材料雾化并高速沉积在工件表面。如果工件表面上带有水分、油脂和灰尘时,喷涂材料微粒与表面之间就会存在一层隔膜,不能很好地互相嵌合。如果表面光滑,微粒也会滑掉或虚浮地沉积,随着喷涂层的逐渐增厚由于内应力增大而脱落。     

机电信息

金属基复合材料的表面加工美国马萨诸塞州的Ａｖｃｏ特种材料公司 ,研究出了一种称作钎焊固结（ｂｒａｚｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）的预成形金属基复合材料加工方法。其过程如下 :首先将碳化硅纤维缠绕在一个固定的支承材料上 ,然后在纤维上等离子喷涂６０６１铝合金 ,接着在组合表面电弧喷涂一种含硅量较多的４０４７铝合金（相当于钎料） ,并对整个零件进行均匀加热 ,使４０４７合金润湿填满气孔和空隙。这种方法的原理是利用高温等离子弧瞬间使喷涂的金属（粉状或丝状）熔融 ,借助喷射气流将其雾化并喷在纤维上 ,制成复合预制品 ,然…     

氧乙炔火焰金属热喷涂

江苏吴县金属喷涂厂在有色金属总公司研究总院的指导下,联合开发了一种氧乙炔火焰金属热喷涂技术,该技术是通过特殊工艺将熔化状态的铜、铝、锌或铝锌合金等金属雾化,并以高速度喷射到经过预处理的钢铁基体表面。由于产生冶金结合,其结合力、附着力和耐磨性能十分惊人。经过金属喷涂的钢门窗,其防腐寿命可达20～30年,与铝合金门窗相比,价格仅为其三分之一,而且外观色泽更为鲜艳,有黄、紫、黑、银灰等色,该技术与电镀、热浸、喷刷、油漆和喷塑等防腐技术相比,具有寿命长等优点。此技术还适用于桥梁、铁塔、水     

新型防滑防腐耐磨复合涂层制备工艺

介绍了用于电弧喷涂制备防滑涂层的粉芯丝材及喷涂工艺。应用自行开发研制的铝基陶瓷复合材料粉芯丝材，采用高速电弧喷涂工艺制备复合涂层，结果表明：制备的涂层摩擦系数大，防滑性能良好，并具有良好的耐磨防腐性能。     

自熔性合金粉末氧—乙炔焰喷焊

自熔性合金粉末氧-乙炔焰喷焊,是用氧-乙炔焰为热源,将具有各种特性的合金粉末喷敷到工件表面上的一项新工艺。与喷涂及堆焊相比,金属喷涂的涂层与工件呈机械结合,涂层呈多孔性,而电弧堆焊的焊层与基体材料的冲淡率大,焊层表面不均匀,焊后需机加工时,切削余量较大,浪费材料较多。氧-乙炔焰喷焊则介于喷涂和堆焊之间,既能与喷涂一样使焊层薄而光滑,又如堆焊一样,焊层呈渗透结合,强度较高,且焊层与基材冲淡率基本不存在。只要选择各种不同性能的合金粉末,就能使工件表面达到HB200～     

热喷涂技术及其在机床制造和维修中的应用

热喷涂技术是采用气体,液体燃料或电弧、等离子弧作为加热热源,使喷涂材料加热到熔化或半熔化状态后,以高速喷涂在经过预处理的基体表面上,能使普通材质的基体表面获得一层耐磨损、耐高温和抗腐蚀等特殊性能的涂层。由于这种涂层具有致密度高、与基体粘结力强和对基体表面的热变形     

第一讲装备再制造技术（十）

涂层的耐磨性表15～表17列出了低碳马氏体（LM）、3Crl3、1Cr18Ni9T三种材料电弧喷涂层的磨损量和相对耐磨性（丝材直径为Ф2mm）。可以看出，材料和喷涂工艺相同的条件下，高速电弧喷涂层的耐磨性比普通电弧喷涂层提高一倍以上。在润滑条件下，     

模拟油田井液环境中高速电弧喷涂涂层的腐蚀行为研究

采用高速电弧喷涂方法在Q235钢表面制备铝、铝钛合金、铝锌合金3种金属涂层,通过金相组织观察,结合强度测试、应力分析等试验手段,分析了基体与涂层的结合机理。并利用质量分数为3.5%的NaCl溶液浸泡试验、盐雾试验、电化学试验,研究了3种金属涂层在模拟海水以及海泥中的腐蚀速率和腐蚀电流密度,对比了不同涂层的防腐性能,分析了不同涂层的腐蚀机理。试验结果表明,铝锌涂层的综合耐蚀性能较为优良。     

喷射复合粉飞行燃烧过程中的温度场数值模拟

利用有限元方法,对自反应喷射成形制备Ti(C,N)-TiB2复合陶瓷坯件过程中单个喷射复合粉在火焰场中反应熔融的温度场变化过程进行了数值模拟研究.结果表明:粒径50μm的喷射复合粉粒子沿轴线进入火焰场0.35ms后,粒子表面温度即达到体系的引燃温度,复合粉开始发生自蔓延高温合成(Self-propagation High-temperature Synthesis,简称SHS)反应,此期间复合粉粒子升温速率约为2.82×106℃.s-1.反应开始后,受火焰加热与反应放热双重作用,复合粉粒子的升温速率进一步加快,之后由于复合粉粒子温度升高,超过火焰温度,并由吸热变为向外散热而使升温速率大幅下降(约为1.20×106℃.s-1),复合粉粒子在0.88ms后完成反应并达到最高温度2 920℃.反应结束后粒子由外向内快速冷却,在0.34ms后粒子表面达到复合陶瓷产物的理论共晶熔点2 620℃,之后粒子在一定过冷度下开始凝固,很快完全凝固成为陶瓷颗粒.喷射粒子在反应前、中、后阶段的温度场数值模拟结果与粒径约为50μm的喷射粒子在相应阶段的水淬熄实验结果相符较好.数值模拟结果基本体现了复合粉粒子在喷射过程中历经受热、反应放热及冷却凝固的热过程及相应的温度变化规律.     

高温高压阀门密封面喷熔铁547B合金的研究

用氧乙炔焰加熔剂助熔一步法在12CrlMoV珠光体耐热钢和25号钢高温高压阀门密封面基体．上喷熔铁547B合金粉末．对喷熔工艺及喷熔层的硬度、时效硬化特性、热耐久性能、抗擦伤性能等使用性能进行较系统的试验研究。证明用喷熔铁547B合金粉末工艺修复电站高温高压阀门密封面裂纹是可行的。     

热喷涂技术在工程机械修复上的应用

热喷涂是金属表面处理和防护的一种新工艺,通过热喷涂技术对材料表面进行处理,会改善材料的表面性能.工程机械很多故障的根本原因主要是由于磨损造成的,热喷涂技术能提供耐磨损涂层,对工程机械的磨损进行有效的修复,克服传统修复的不足,发挥其独特的修复优势.     

铝合金变极性等离子弧焊温度场数值模拟

通过高速摄像对正、负极性等离子弧形态进行分析,并分析变极性等离子电弧正、反极性不同产热机理的基础上,采用“高斯+双椭球”组合热源模型,建立正、反极性期间不同热源模型。采用ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language, APDL)编程语言实现与实际变极性焊接参数对应热载荷的循环交替加载,计算出铝合金变极性等离子弧焊接温度场及熔池形状。对比分析不同变极性电流和焊接速度条件下焊接熔池的穿透深度,并通过实际焊接试验验证热源模型的准确性。研究结果为准确掌握铝合金变极性等离子弧热源形态、产热机理和等离子弧力等特性,并合理选择焊接工艺参数提供理论依据。     

TiB2陶瓷颗粒增强电弧喷涂涂层滑动磨损性能的研究

采用电弧喷涂含TiB2陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备了NiCr-TiB2和304L-TiB2金属基复合涂层,在摩擦磨损试验机上研究了按环/块线接触方式作往复运动条件下无润滑时室温下的摩擦磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析。结果表明,涂层的相对耐磨性能远高于碳钢基体,约为9到11.5倍。304L-TiB2涂层的低磨损率除了与硬质相有关,还和涂层具有较高的硬度有关。NiCr-TiB2涂层的耐磨性能好,细小的TiB2陶瓷相在局部涂层中连成网状,与基体结合良好,有效提高了涂层的磨损性能。     

几种新型热喷涂技术

论述了几种新型热喷涂的原理,以及热喷涂材料的新进展和热喷涂层质量监控的一些新方法,在此基础上介绍了热喷涂技术的最新应用.     

Limit analysis on surface roughness and dimensional accuracy of spray metallic crust for rapid tooling production by metal arc spraying process

Repetitively prototyping several prototypes of the same component using currently available rapid-prototyping equipment can be very costly. Substantial savings can be attained with the use of a metal spray process to produce a crust shell on a rapid-prototyping pattern coated with mould release agent (PVA), and then backing the crust with aluminium granules so as to form rapid mould/tooling (RT). The smoothness of the innermost spray layer and its dimensional accuracy in relation to the RP prototype are factors that ensure good quality of parts replicated by RT. This paper establishes a preliminary model for predicting the upper bound of the former and the lower bound of the latter, which have been experimentally verified by arc spraying zinc onto PVA. The theoretical model permits the prediction of spraying parameters for controlling the achievable surface finishing and dimensional accuracy of a spray in RT production.     

电弧喷涂模具材料性能研究

通过计算不同材料的电弧喷涂层与光敏树脂模型表面之间的剪切应力,选择低熔点、低收缩率的Ｚｎ、Ａｌ作为电弧喷涂制模材料。针对涂层硬度低、疏松等不足,增加了喷砂强化工序;尝试以合金强化机理提高模具材料强度、硬度,制备了Ｚｎ－Ａｌ伪合金涂层。计算与实验结果表明,Ｆｅ、Ｃｕ等高熔点材料用作电弧喷涂模具材料存在开裂、起皮等缺陷;喷砂强化可有效地提高Ａｌ涂层的强度、硬度;Ｚｎ－Ａｌ伪合金涂层制备简单,是一种有优     

Influence of reinforcement particles on the mechanism of the blasting erosion arc machining of SiC/Al composites

Electrical arc machining has shown its remarkable efficiency in processing difficult-to-cut materials, especially high-temperature alloys and metal-based composites. Despite several studies about the material removal mechanisms of the electrical arc machining of metal alloys, few of these reports relate to the mechanism of machining composites with electrical arcing. Considering that reinforcements such as SiC particles have different thermal and electrical properties with metal alloys, research on the influence of SiC reinforcement on the electrical arc machining process is important and necessary. Based on comparison experiments using 20 and 50 vol.% SiC/Al composites, this research focused on the influence of SiC particles on the machining performance and material removal mechanism of blasting erosion arc machining (BEAM), and further analyzed the influence of reinforcements on composite material removal mechanisms. Analysis revealed that the molten material expelling mechanism is also influenced by the SiC fraction difference. For the BEAM of lower SiC fraction composites, both the SiC particles and the molten aluminum are mainly pumped and ejected by the flushing dielectric. In greater SiC fraction composites, most SiC particles are directly sublimed by heat. In addition, the mechanism of BEAM in the material removal and tool wear of SiC/Al composites was discussed based on heat transfer simulation and observation. Furthermore, the results disclosed that many chemical reactions take place during machining that have an obvious influence on the tool wear rate.     

复杂曲面上机器人自动喷涂路径规划方法

针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后对平面映射域的内外边界进行连续偏置,构造能够保持轮廓平行的二维偏置曲线;进而以被喷涂曲面到二维平面域的坐标映射为向导,将无干涉二维偏置曲线逆映射到被喷涂曲面上,生成能够保持轮廓平行的喷涂路径,实现多岛屿或空洞复杂曲面上三维喷绘路径设计到二维平面的降维处理。实例仿真实验结果表明,所提方法简单实用,可在含有岛屿或空洞的复杂曲面上快速地生成能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径。