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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热喷涂,热喷涂及其分类,热喷涂的一般原理,热喷涂基本工艺流程,几种常用热喷涂技术,热喷涂涂层的检测,几种常用热喷涂技术,热喷涂,利用,热源,将喷涂,材料,加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化后高速喷射到零件表面，形成特定的涂层，以提高工件的,性能,的表面技术。,热源：气体、液体燃料，电弧、等离子、激光等。,材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。,性能：耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化、隔热、导电、绝缘、密封、,润滑等。,涂层厚度：5,m,m 5 mm.,热喷涂技术涉及物理冶金、陶瓷学、高分子科学、表面物理化学、流体力学、燃烧学、传热学、等离子物理等多种学科。,以热源为主分类：,1）电弧喷涂、2）火焰喷涂、3）等离子喷涂和 4）特种喷涂。,一、热喷涂及其分类,二、热喷涂的一般原理,热喷涂过程中，喷涂材料大致经过以下过程（以粉末热喷涂为例）：,加热,加速,熔化,再加速,撞击基体,凝固,成涂层,三、热喷涂基本工艺流程,1、表面净化,2、表面预加工,3、表面粗化,4、预热,5、喷涂底层,6、喷涂工作层,7、喷后处理,工件表面制备,电弧喷涂枪结构图,1.空气接头,2.手柄开关,3.喷枪体,4.导电嘴,5.金属丝,6.挡弧罩,电弧喷涂实例,大功率发动机曲轴的修复,（120万,3.5 万）,曲轴材料：KSF55，相当于35号锻钢。,表面预处理：除油，车去表面疲劳层，粗化。,电弧喷涂金属涂层：,铝青铜作为喷底涂层，3Cr13,作为工作层；,喷涂电压40V，100A铝青铜，400A3Cr13；,喷枪距工件200-250,mm,喷涂层的机械加工，磨至表面粗糙度达R,a,0.8,m,m,以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的喷涂。,1.线材火焰喷涂,2.粉末火焰喷涂,火焰喷涂,1.燃料气(C,2,H,2,),2.助燃气(O,2,),3.气体流量计,4.粉斗,5.粉末火焰喷枪.,1,2,3,4,5,粉末火焰喷涂装置示意图,1.氧气,2.燃料气,3.喷枪,4.粉末,5.气体喷嘴,6.火焰,7.喷涂束流.,粉末火焰喷枪剖面图,1,6,7,2,3,4,5,北京新迪-表面技术工程有限公司,火焰喷枪,等离子弧的特点,1）温度高、能量集中；2）焰流速度高，通常为每秒几百米；3）稳定性好；4）可调节性好。,喷嘴,喷嘴,2000K,10000K,12000K,15000K,30000K,32000K,mm,0,2,4,mm,10,20,30,40,一种非转移弧的温度分布示意图,气体电离后，空间里不仅有原子，还有自由电子和正离子，当中性原子、电子和离子处于动态平衡时，这种状态称为等离子体。,等离子体一般分为三类：,1）高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变研究；,2）低温低压等离子体，电离度不足1%，T=50-250,C；,3）中温低压等离子体，电离度大于1%，可达到三万度以上的温度。,等离子弧的功率。工业应用的功率为，25-40 kW或105W/cm,2,。,氮气等离子：250-400 A，70-90 V；,氩气等离子：400-600 A，20-40 V,控制,设备,电源,冷却水,工作气体,送粉气体,粉末,送粉设备,喷枪,等离子喷涂设备示意图,10000,C,1000 m/s,电,源,+,电,源,+,保护气,粉末及,送粉气,冷却水,稳弧气,粉末等离子枪示意图转移弧,特种喷涂技术,1.高速氧-燃气喷涂（HVOF）,2.超音速等离子喷涂,3.低压等离子喷涂,4.激光喷涂,5.爆炸喷涂,6.水下等离子喷涂,高速氧-燃气喷涂（HVOF）,Jet-Kote,喷枪结构,1-燃烧室，2-粉末入口，3-燃气通道，,4-送粉通道，5-冷却水道，6-喷嘴。,1,2,3,4,5,6,3,4,5,O,2,(H,2,C,3,H,6,C,3,H,8,),常见热喷涂技术主要特点的比较,电弧火焰等离子 爆炸,喷涂速度（m/s）2001504001500,最高火焰温度（K）50003000120004000,典型空隙率（%）10-1510-151-101-2,典型结合强度（MPa）10-205-1030-7080-100,喷涂厚度（mm）1.03.00.50.1,成本低低高高,1）弯曲试验,2）杯突试验,3）喷涂层结合强度拉伸试验,4）喷涂层结合强度剪切试验,5）喷涂层自身抗拉强度试验,6）喷涂层空隙率测定,1）和2）用于现场检测，其余实验室检测。,五、热喷涂涂层的质量检测技术,2）杯突试验,突杯试验规范,预压力 冲头压力冲头钢球直径冲头压入速度杯凸深度,100MPa 200-300MPa 20mm 10mm/min 7.6mm,预压环,球面凹坑试验。1.3-1.5mm,厚的普碳钢板制成75x44mm的试样，然后在其表面喷涂0.05-0.15mm厚的涂层。,3）涂层结合强度拉伸试验,涂层,支撑,P,涂层结合强度(,s,b,),s,b,=4,P,/,p,d,2,拉伸试样,试样之固定部分,试样之活动芯棒,试样尺寸:,D,=45 mm,（推荐）,d,=11 mm,h,=1-1.5 mm,拉伸速度:4 mm/min,D,h,d,涂层结合强度(,s,b,),s,b,=4,P,/,p,D,2,试样尺寸：,D,=25 mm,(推荐),d,=15 mm,L,1,=35 mm,L,2,=30 mm,h,=1-5 mm,拉伸速度:4 mm/min,拉伸试样,L,1,L,2,h,D,d,三种可能的断裂方式,：,1）断裂发生在胶层内，,s,b,表示胶的强度；,2）断裂发生在涂层内，,s,b,表示涂层自身强度；,3）断裂发生在涂层与基体的界面，,s,b,表示结合强度。,思考题,1、什么是热喷涂？其工艺选用的基本原则。,2、什么是等离子体？,3、等离子喷涂的基本原理。,
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