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        熱噴涂技術之零件工藝分析

        更新時間  2021-11-03 13:44:22 閱讀

         采用熱噴涂技術不僅能提高機器設備的耐磨損性、耐腐蝕性、耐侵蝕性、熱穩定性和化學穩定性,而且能賦予普通材料特殊的功能,諸如高溫超導涂層、生物涂層、金剛石涂層、固體氧燃料電池(SOFCs)電極催化涂層等,因此,熱噴涂技術必然會愈來愈引起人們的重視,并在各個工業領域獲得越來越廣泛的應用。但是,實際零部件因其材質、形狀、大小及其應用環境、服役條件等存在很大差別,要想成功采用熱噴涂涂層來解決所面臨的技術問題,必須遵循特定的過程,其中,最重要的有以下五個關鍵過程。

        1.準確分析問題所在,明確涂層性能要求;

        2.合理進行涂層設計,包括正確選擇噴涂材料、設備、工藝及遵循嚴格的涂層質量性能評價體系等;

             3.優化涂層制備工藝;
             4.嚴格控制涂層質量;
             5.涂層技術的經濟可行性分析。
             涂層設計起著承上啟下的作用,是采用熱噴涂技術成功解決實際問題的基礎,是所有環節中最重要的環節之一,在進行涂層設計時要考慮涂層所涉及到的各個環節,具有明顯的系統特性。因此,為了獲得滿足使用性能要求的涂層,在進行噴涂前,必須進行周密、合理的涂層設計。
              熱噴涂涂層設計的主要內容包括:第一,根據零部件表面所處的工況條件或對已經發生表面失效的零部件的分析結果,確定零件表面涂層或表面涂層體系的技術要求,包括結合強度、硬度、厚度、孔隙多少及大小、耐磨性、耐蝕性、耐熱性或其它性能等;第二,運用所掌握的熱噴涂技術基礎知識(包括噴涂材料、噴涂工藝、涂層性能等),進行經濟技術可行性分析,以滿足性能要求為基礎,考慮涂層經濟性,進而選擇恰當的噴涂材料、設備及工藝方法;第三,編制合理的涂層制備工藝規范;最后,提出嚴格的涂層質量檢測與控制標準、零件包裝運輸條件等?,F在,更為嚴格的要求甚至包括對噴涂原材料生產廠商提出全面質量管理要求。所有上述內容構成一個完整的熱噴涂涂層設計的全過程。
               需要特別指出的是,熱噴涂涂層的性能雖然主要取決于噴涂材料的性能,但還明顯受到所選定的噴涂設備和噴涂工藝的影響。同一種噴涂材料,當采用不同的噴涂設備、不同的噴涂工藝參數進行噴涂時,所得涂層的性能會存在很大差別。此外,涉及制備涂層的其它各個環節都會決定最終的涂層性能,如表面預處理、冷卻措施、涂層加工等,因此,只有對制備涂層的各個過程進行全面的質量控制,才可能獲得性能滿足要求的、質量穩定的涂層。

        熱噴涂

        零件工藝分析

              零件工況分析是熱噴涂涂層設計的基礎,要獲得經濟、高效、高質量的涂層,首先必須對零部件的性能要求及工況條件進行準確分析,為選擇涂層種類和材料提供依據。
              根據失效分析理論,失效模式分析是失效分析的核心內容,是導致零部件失效的物理和(或)化學變化過程,在該過程中,零部件的尺寸、形狀、狀態或性能發生了變化,并由此引起整個機械產品的失效,例如,磨損失效、疲勞失效、腐蝕失效等。而決定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性質和狀態等內在因素和零部件工況條件等外在因素,其中,引起零部件失效的外在因素,即應力、環境和時間,是失效的誘發因素,通過零部件工況條件的深入分析可以了解清楚這些因素。
             1.應力因素
             力是零部件工作的條件。應力的種類、大小與狀態的不同組合是引起不同失效模式的重要的或決定性因素。應力種類包括持久、交變、沖擊、接觸、磨擦、沖刷等;應力狀態包括單純的拉伸、壓縮、剪切、扭轉、彎曲等應力和復合作用的拉彎、壓彎、彎扭、拉扭、拉剪、彎剪、扭剪等應力。應力因素可以單獨、也可以與其它因素耦合在一起來誘發零部件的失效。
              2.環境因素
              環境因素主要包括溫度和介質兩大因素。工作溫度一般可分為低溫、常溫、中溫、高溫和超高溫五類;工作介質包括氣相(真空、特殊氣體、鄉村大氣、城市大氣、工業大氣等)、液相(淡水、海水、油、酸、堿、液態金屬等)、固相(接觸、摩擦、沖刷等)等。環境因素與應力因素一樣,既可以單獨、也可以與其它因素耦合在一起來誘發零部件的失效。
             3.時間因素
             時間不能作為獨立因素來誘發失效產生,沒有應力和環境因素的存在,時間因素就失去了意義。但是,當時間因素與應立因素和環境因素耦合在一起時,它就變成一個非常重要的因素。
             上述各種不同外界因素對零部件的失效起著各不相同的影響,從而產生不同的失效模式,各種主要失效模式與最主要、最典型的誘發因素之間的關系可參見相關資料。在進行熱噴涂涂層設計時,要特別注重對零部件表面失效產生影響的因素進行重點分析,這些因素可能單獨作用于零部件,也可能耦合作用于零部件,而在耦合作用下,對零部件的破壞作用要嚴重得多。例如,醋酸泵柱塞表面涂層,該涂層使用工況要求既耐磨損又耐腐蝕,如果不考慮醋酸腐蝕僅考慮提高耐磨性能,采用超音速火焰噴涂WC/Co、Cr3C2-NiCr類涂層均能滿足要求,但該類涂層在醋酸條件下的耐腐蝕性能均被列為“不好”和“不推薦”涂層,因此,綜合考慮,不能選用該噴涂材料及工藝來制備醋酸泵柱塞表面涂層。
              除了上述外在因素,零部件材料的性質和狀態等內在因素也對零部件的失效有重要影響,因此,在具體分析時,要把零部件工況條件與零部件性能要求以及不同基體材料與不同工藝、不同噴涂材料與不同噴涂工藝所制造的零部件性能結合起來,才有可能設計出高質量的、合理的涂層。

        文章來源:http://www.coldcashguy.com



        標簽:   熱噴涂技術? 熱噴涂

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