等離子熔覆復(fù)合板應(yīng)用研究(三)
發(fā)布日期:2-7 來源:豆丁網(wǎng)
工藝參數(shù)對熔覆層質(zhì)量的影響:
良好的等離子熔覆層應(yīng)該是表面光滑,無裂紋,合金化層成分均勻,基體與熔覆層界面為冶金結(jié)合,較小的稀釋率和比較高的熔覆效率。掃描速度、工作電流與電壓、等離子炬與工件之間的距離、噴嘴大小等都將影響粉末的加熱狀態(tài),進(jìn)而影響熔覆層的宏觀及微觀質(zhì)量。
(1)工作電流:當(dāng)電流較小時(如I<120A)時,表面涂層熔化而基體不熔化,涂層在金屬表面呈“液珠”狀態(tài),潤濕性差,表面“液珠”不能在金屬表面鋪展,凝固后在金屬表面形成“鐵豆”:工作電流太大,輸給涂層的熱量增大,基體熔化量增多,稀釋作用增強(qiáng),使熔覆層成分遠(yuǎn)離涂層設(shè)計(jì)成分,達(dá)不到性能要求,因此,電流以150~170A為宜,工作過程中,電壓隨電流而變化。
(2)等離子炬工件表面的距離S:S太大,不能順利點(diǎn)火,S太小,對涂層吹力太大,飛濺嚴(yán)重,合適的S為5mm左右。
(3)電離氣體流量:電流氣體流量增大,電離度增大,弧柱溫度升高,輸給涂層的熱量增多,涂層熔化和飛濺加大。
(4)涂層厚度:涂層厚度及其均勻性直接影響熔覆層質(zhì)量。涂層太薄,熔覆完成后由于表面不光潔,經(jīng)磨削后達(dá)不到厚度要求;涂層太厚(>5mm),一方面需增大工作電流,另一方面涂層物料反應(yīng)或粘接劑熔化蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體不容易上浮逸出,熔覆層中將產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。
總之,需經(jīng)過試驗(yàn)才能使工藝參數(shù)達(dá)到最佳組合,得到最優(yōu)的熔覆效果,尤其是工件速度、工作電流、涂層厚度等的優(yōu)化,對熔覆層質(zhì)量更加重要。
在冶金、礦山、電力、建材等行業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)械設(shè)備運(yùn)行條件比較惡劣,最突出的是采用鋼板制作的構(gòu)件沖擊磨損嚴(yán)重,造成大量原料漏失,影響生產(chǎn),破壞工作環(huán)境,增加了勞動強(qiáng)度。目前工程設(shè)計(jì)與檢修時大部分對付易磨損鋼板構(gòu)件的材料,主要還是采用傳統(tǒng)的普碳鋼板、低合金錳鋼板和耐磨合金整體鑄造襯板。盡管低合金錳鋼板的耐磨程度比普通碳鋼板要高一些,但其使用周期仍然很短,導(dǎo)致板件修補(bǔ)更換頻繁。因?yàn)檫@些鋼板根本沒有設(shè)計(jì)耐磨性能。同時大部分耐磨鑄件結(jié)構(gòu)比較笨重,耐磨性能并不是很理想,脆性較大,不耐沖擊,易發(fā)生斷裂。因?yàn)槟湍ヨT件笨重給安排維修帶來很多不便,耐磨鑄件鋼板時整體合金材料做成。因此造價(jià)很高,也不利于降低材料成本。最不方便的是,耐磨鑄件鋼板不能采用靈活方便的焊接方法與其它部件焊接,(因?yàn)樗钦w合金材料,焊接會開裂脫落,只能用螺栓連接法)給維修更換工作帶來了困難。
等離子束流作為冶金熱源的潛在優(yōu)勢,具體表現(xiàn)為以下主要特征:
(1)良好的導(dǎo)電性
常規(guī)氣體的電阻是極大的,但一旦電離成等離子體,則自然成了導(dǎo)電體,其電阻常不大于1歐姆。這一特性成為了設(shè)計(jì)電源的重要考慮。
(2)能量高度集中,加熱速度極快
等離子束流能量高度集中,這對實(shí)現(xiàn)表面快速冶金是十分有利的。當(dāng)氣體進(jìn)入電弧的瞬間即成為離子態(tài),反之一旦離開,離子馬上復(fù)合成原子、分子,放出大量的熱,獲得常規(guī)冶金過程中所無法實(shí)現(xiàn)的高溫。
(3)具有高的電熱轉(zhuǎn)換效率和傳熱效率
與非轉(zhuǎn)移弧相比,等離子體轉(zhuǎn)移弧的焓值則更高。
(4)良好的可控性
轉(zhuǎn)移型壓縮電弧等離子束流具有很好的穩(wěn)定性和指向性。
(5)氬氣對熔體有良好的保護(hù)作用。
(6)在高溫等離子束流作用下S、P、Pb、Be、Sn、As等雜質(zhì)易揮發(fā)。