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泓杰机械解析河北火焰喷涂工作原理

来源:http://hebei.ychjsy.com/news827924.html

发布时间:2022-6-24 11:15:00

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    河北火焰喷涂工作原理:通过小孔进入燃烧室的液体燃烧,比如煤油。雾化后与氧气混合,被点燃,发生强烈的气相反应。释放的热能导致产品剧烈膨胀。膨胀的气体流过拉瓦尔喷嘴。超音速河北火焰喷涂中高温火焰流形成的限制加热加速喷涂材料到达基底表面,形成高质量的涂层。

      超音速火焰喷涂是丙烷、丙烯等烃类气体或氢气和高压氧气在燃烧室或特殊喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧火焰流。火焰喷涂速度可达5马赫(1500米/秒)。)以上。通常称为HVOF(高速含氧燃料)。通过将粉末轴向送入火焰,喷出的颗粒可被加热至熔融或半熔融状态,并加速至300-500米/秒或更高的速度,从而获得具有高结合强度和致密性的高质量涂层。超音速火焰喷涂速度很高,但温度相对较低。对于WC-Co硬质合金,在火焰喷涂过程中可以有效地抑制WC的分解。涂层结合强度高,致密,耐磨性好。其耐磨性大大超过河北等离子喷涂涂层,与爆炸火焰喷涂涂层相当,也超过镀硬铬涂层和喷涂熔融涂层。它被广泛使用。

      超音速火焰喷涂系统的火焰流飞行速度高,温度相对较低,在制备耐磨涂层方面显示出独特的优势。其主要特点如下。

    (1)火焰和喷射粒子的速度很高,高速区范围大,喷射粒子的冲击能量大。火焰速度可达2000米/秒,喷涂粒子速度可达450米/秒~ 650米/秒甚至更高,可操作喷涂距离范围大(150毫米~ 380毫米),工艺性好。

    (2)火焰温度低,颗粒与周围大气接触时间短,粉末氧化烧损小。超音速火焰喷涂的火焰温度一般在2900 ~ 3300之间,低于等离子喷涂和电弧喷涂。而且颗粒在火焰流中飞行时间短,与周围大气接触时间短,几乎不与大气发生反应,火焰喷涂材料的微观结构变化很小,能保持其原有的特性。因此,粉末的氧化烧损小,特别适合喷涂易氧化的粉末材料,如碳化物,如WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-Cr3C2等。

    (3)超音速火焰喷涂制备的涂层结合强度高,喷涂的WC-Co涂层结合强度可达70MPa  ~ 90MPa;涂层非常致密,孔隙率低(小于1%);涂层硬度高,喷涂WC-Co涂层的显微硬度(HV)可达1600,与烧结材料相当。涂层应力为压应力,残余应力低,可喷涂厚涂层。(4)超音速火焰喷涂与爆炸喷涂相比,也是利用燃料燃烧形成超音速气流,但后者是连续均匀的高速火焰流,而前者是脉动的,必须与惰性气体同步脉动地排除筒内残余气体。

      超声火焰喷涂涂层密度高、结合强度高、硬度高,涂层中氧化物含量低。然而,HVOF仍有以下难以克服的缺陷。

    1)适合火焰喷涂的材料较少。

    超声波火焰喷涂技术具有高速、低温的特点。喷涂WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-Cr3C2等粉末时,高速和低温使颗粒的飞行时间短,保证了火焰喷涂过程中粉末的氧化和失碳少,从而使涂层具有更高的硬度和更好的耐磨性。但不能熔化高熔点陶瓷粉末材料;喷涂金属或合金粉末时,成本太高,无法显示优越性。

    目前超音速火焰喷涂主要用于喷涂WC-Co、WC-Co-Cr、NiCr-Cr3C2等碳化物金属陶瓷涂层材料。不适合喷涂其他陶瓷涂层材料;不建议用于喷涂金属和合金粉末材料。

    2)要求火焰喷涂粉末的粒度高。

    由于HVOF喷涂时颗粒飞行速度高,火焰温度低,粉末的加热时间只有千分之几秒,而粗颗粒在高速射流中的明显滞后性影响了沉积效率和涂层的均匀性,所以对火焰喷涂粉末的粒度要求很高。

    3)热效率低,成本高

    燃料高强度燃烧产生的大量热能被冷却水或冷却空气带走;高速火焰流的热能,由于粉末在火焰流中停留时间短,换热不充分,也影响了热能的利用率。这样涂层的成本增加,一般高于气体稳定等离子喷涂。

    4)沉积效率低

    沉积效率不仅影响涂层形成的速度,还直接影响生产成本。超声火焰喷涂WC-Co粉末时,沉积效率通常低于45%,而喷涂NiCr-Cr3C2时,沉积效率仅为30% ~40%左右,大大增加了涂层材料的消耗和成本。

      超音速火焰喷涂虽然形成压应力涂层,理论上可以喷涂较厚的涂层,但实际上如果喷涂一层WC-Co涂层,涂层硬度会较高,对后面喷涂的WC-Co颗粒的反弹力较大,会进一步降低沉积效率。

    5)供气系统庞大,操作不便。

    超音速火焰喷涂的气体消耗量大(一般在90m3/h以上),通常是普通火焰喷涂的几倍到10倍。即使使用煤油等液体燃料,耗氧量也很大,需要“公交”管网供气。如果使用气体燃料,供气装置会更大。

    6)工件受热过大。

    用高流量气体连续喷射工件,使得工件基体接收大量热量。

    7)筒体易结瘤。

    JP-500配有不同长度的枪管。如果选用的火焰喷涂材料质量不好或者喷涂时间长,往往会有根瘤。

      超音速火焰喷涂使用压缩空气作为助燃气体,称为高速空气燃料喷涂(HVAF)。可大大降低氧气消耗和成本,简化供氧设备,降低燃烧火焰温度,无需水冷。喷涂WC-Co易氧化高耐磨涂层时,碳化物烧损减少,涂层质量较好。但是需要10m3以上的空压机。

      火焰喷涂技术的基本特点是:一般可以喷涂金属和非金属基材,通常对基材的形状和尺寸没有限制,但目前不能喷涂孔洞;涂层材料广泛。金属、合金、陶瓷、复合材料都可以是涂层材料,可以使表面具有各种性能,如耐腐蚀、耐磨等;耐高温、隔热等。涂层的多孔结构具有储油润滑和减摩性能,含硬质相喷涂涂层的宏观硬度可达450HB,喷焊涂层的宏观硬度可达65HRC;火焰喷涂对基体的影响很小。基板表面温度为200 ~ 250,整体温度约为70 ~ 80,基板变形小,材料结构不发生变化。

      火焰喷涂技术的缺点:喷涂涂层与基体的结合强度低,不能承受交变载荷和冲击载荷;对衬底表面制备要求高;火焰喷涂工艺受多种条件影响,涂层质量没有有效的检测方法。


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