孫德林

摘 要：空心薄壁輥氧乙炔焰粉末噴焊修復(fù)工藝是空心薄壁輥道修復(fù)過(guò)程中很重要的一步，通過(guò)對(duì)空心薄壁輥道表面處理，預(yù)熱，噴粉，重熔等工藝工序，提高空心薄壁輥道的耐磨損，耐腐蝕，抗氧化等性能，大大提高了空心薄壁輥道的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：空心薄壁輥道;堆焊;噴涂;感應(yīng)重熔

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）06-0068-02

1 氧乙炔焰粉末噴焊簡(jiǎn)介

1.1 氧乙炔焰粉末噴焊原理

熱噴涂焊技術(shù)按照加熱粉末的熱源不同可分為氧乙炔焰粉末噴焊法和等離子焰粉末噴焊法。兩種噴焊方法所采用的粉末材料均為自熔性合金粉末。

氧乙炔焰粉末噴焊法師采用氧乙炔焰加熱自熔性合金粉末，使其達(dá)到熔融或高塑性狀態(tài)后，噴射并重熔在基體表面上，形成具有特殊性能的噴焊層。

1.2 氧乙炔焰粉末噴焊法特點(diǎn)

氧乙炔焰粉末噴焊法可制備各種性能的噴焊層，如耐磨損，耐腐蝕，耐熱抗氧化，耐沖擊等焊層。在噴焊過(guò)程中增加了重熔過(guò)程可以使噴焊層與基體表面結(jié)合強(qiáng)度高。氧乙炔焰粉末噴焊法不但具有堆焊法的可靠性，而且能使噴焊層平整光滑，薄而均勻。與等離子焰粉末噴焊法相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝靈活，操作方便等特點(diǎn)。

但氧乙炔焰粉末噴焊法容易造成基體表面的熱變形，從而影響零件的加工精度。

2 空心薄壁輥道氧乙炔焰粉末噴焊修復(fù)工藝

空心薄壁輥氧乙炔焰粉末噴焊修復(fù)工藝是空心薄壁輥道修復(fù)過(guò)程中很重要的一步，通過(guò)這一步，可以提高空心薄壁輥道的耐磨損，耐腐蝕，抗氧化等性能，大大提高了空心薄壁輥道的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。氧乙炔焰粉末噴焊修復(fù)工藝流程分為：空心薄壁輥道表面的預(yù)處理，預(yù)熱，噴粉，重熔。

2.1 噴焊前輥道表面預(yù)處理

噴焊前，空心薄壁輥道表面的預(yù)處理很重要，它將直接影響到噴焊操作工藝能否順利地進(jìn)行和噴焊后輥道的質(zhì)量。因此，在噴焊操作前必須嚴(yán)格按照工藝要求，對(duì)輥道表面進(jìn)行預(yù)處理。

2.1.1 除油、除污、除水分

空心薄壁輥道在經(jīng)過(guò)堆焊修復(fù)、車(chē)削恢復(fù)成品尺寸后，長(zhǎng)時(shí)間的堆放經(jīng)常會(huì)使輥道表面沾有油污。首先可用棉紗、清洗劑等進(jìn)行清除后，回爐加熱除油除水?；貭t溫度一般設(shè)定在150～200℃。

2.1.2 輥道表面氧化膜處理和粗化處理

空心薄壁輥道在經(jīng)過(guò)回爐加熱后，空心薄壁輥道表面必然要形成一層氧化膜，必須將其處理掉。而對(duì)輥道表面進(jìn)行粗化處理是提高涂層與空心薄壁輥道表面結(jié)合強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。對(duì)此我們采用噴砂的方法。

2.2 噴砂

噴砂是將砂粒送入壓縮空氣中，通過(guò)噴嘴高速?lài)娤蜉伒辣砻妫コ招谋”谳伒辣砻娴难趸?，并使其獲得一定的粗糙度。

噴砂設(shè)備：壓力噴砂機(jī)（圖1）。

壓力噴砂機(jī)是將砂粒裝在一個(gè)密閉的容器內(nèi)。在工作時(shí)，容器內(nèi)壁受壓，砂粒在壓力的作用下，通過(guò)噴嘴噴向空心薄壁輥道的表面。壓力噴砂機(jī)能使砂粒獲得非常高的噴射力和噴射速度。特別適合像空心薄壁輥道這樣的大面積的強(qiáng)力噴射。

噴砂砂粒的材料：白剛玉砂、鐵丸等。

非噴粉表面的保護(hù)：在噴砂和噴粉前，必須對(duì)輥道的非噴粉表面進(jìn)行保護(hù)。對(duì)此設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)易的保護(hù)罩，例如可采用薄鐵皮，薄壁管等對(duì)輥道的軸頭等采取一些保護(hù)。

2.3 空心薄壁輥道預(yù)熱及預(yù)保護(hù)

2.3.1 空心薄壁輥道表面預(yù)熱

在氧乙炔焰粉末噴焊工藝過(guò)程中，空心薄壁輥表面收到高溫加熱，由于噴焊層材料的熱膨脹系數(shù)與空心薄壁輥道材料的熱膨脹系數(shù)差異比較大，致使噴焊層可能發(fā)生裂紋。因此，在噴焊前對(duì)空心薄壁輥表面進(jìn)行預(yù)熱處理是解決上述缺陷的有效措施。

在噴焊工藝中，基體預(yù)熱溫度的高低主要取決于基體材料的膨脹系數(shù)、抗氧化性能力以及基體的尺寸大小等方面。預(yù)熱溫度要適當(dāng)控制，預(yù)熱溫度過(guò)高，容易引起基體表面的氧化，從而影響到噴焊操作工藝的順利進(jìn)行和噴焊后的焊層質(zhì)量;預(yù)熱溫度過(guò)低，噴焊層容易開(kāi)裂和剝落。對(duì)于空心薄壁輥道的基體表面的預(yù)熱溫度受到氧化的限制，預(yù)熱溫度一般選在250～300℃之間。

2.3.2 空心薄壁輥道表面的預(yù)保護(hù)

噴焊時(shí)空心薄壁輥道表面預(yù)保護(hù)對(duì)容易氧化的基體表面尤為重要。在噴焊前，如果選用過(guò)高的預(yù)熱溫度，將會(huì)引起空心薄壁輥道表面的嚴(yán)重氧化，影響到噴焊層的結(jié)合強(qiáng)度。而選擇較低的預(yù)熱溫度時(shí)，當(dāng)噴涂到一定的涂層厚度后進(jìn)行重熔，將容易出現(xiàn)噴焊層與空心薄壁輥道表面的分離現(xiàn)象。因此對(duì)容易氧化的空心薄壁輥道表面進(jìn)行預(yù)報(bào)護(hù)是極為有利的。做法是，在預(yù)熱溫度較低的情況下，在空心薄壁輥道表面噴上一層合金粉末作為預(yù)報(bào)護(hù)層，隨后再進(jìn)行預(yù)熱，在提高了預(yù)報(bào)護(hù)層和空心薄壁輥道表面溫度后，在進(jìn)行噴粉作業(yè)。

2.4 噴焊操作工藝

空心薄壁輥道修復(fù)噴焊方法采用的是二步噴焊法，二步噴焊法是將噴粉和重熔兩個(gè)過(guò)程分先后順序進(jìn)行，簡(jiǎn)而言之就是先噴后熔。

2.4.1 噴焊工藝過(guò)程

在空心薄壁輥道表面預(yù)處理和預(yù)熱后，立即在整個(gè)待噴焊的空心薄壁輥道表面均勻的噴上一層所需厚度的合金粉末層，噴涂距離選用220mm，然后再用中頻電磁感應(yīng)線(xiàn)圈對(duì)這層粉末進(jìn)行加熱重熔。

重熔過(guò)程是將噴射到空心薄壁輥道表面上的粉末層加熱到該合金粉末的熔點(diǎn)溫度，此時(shí)粉末粒子相互熔化，并于空心薄壁輥道表面形成冶金結(jié)合，使原來(lái)疏松多孔的噴涂層變成致密無(wú)孔的噴焊層。完全熔化的噴焊層在重熔過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)“鏡面反光”，表示重熔過(guò)程已完成。

2.4.2 合金粉末的選擇

綜合考慮空心薄壁輥道的材質(zhì)、工作環(huán)境，選擇鎳基自熔性合金粉末，具體型號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2.4.3 氧乙炔焰粉末噴槍

采用上海休瑪QHT-E-7/H A型高速火焰噴槍?zhuān)瑖姌尳Y(jié)構(gòu)原理如圖2。

2.4.4 氧乙炔火焰的選擇

采用氧乙炔中性焰，嚴(yán)禁使用氧化焰。

2.5 噴焊層的冷卻處理

由于自熔性性合金粉末的膨脹系數(shù)和空心薄壁輥道基體材料的膨脹系數(shù)存在一定的差異，同時(shí)噴焊層在高溫狀態(tài)下急速冷卻容易在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。雖然經(jīng)過(guò)堆焊后焊層雖然在理論上不允許采用空冷的方法。但結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)際情況，采取季節(jié)性（夏秋）生產(chǎn)并空冷的措施。

3 氧乙炔焰粉末噴焊層的缺陷分析

一般常見(jiàn)的氧乙炔焰粉末噴焊層的缺陷有：噴焊層的剝落，裂紋，氣孔，雞眼或起球等類(lèi)型。

3.1 噴焊層的剝落及預(yù)防措施

在切削加工噴焊層的過(guò)程中，由于噴焊層與空心薄壁輥表面的結(jié)合強(qiáng)度過(guò)低，造成噴焊層的剝落。一般噴焊層剝落有如下幾方面的原因：

（1）輥道表面預(yù)處理不符合要求，處理后出現(xiàn)了污染或表面存在氧化。（2）空心薄壁輥道表面預(yù)熱溫度過(guò)低，空心薄壁輥道表面與合金粉末材料膨脹系數(shù)差異太大?；蝾A(yù)熱溫度過(guò)高，空心薄壁輥道表面出現(xiàn)嚴(yán)重的氧化。（3）在重熔時(shí)，速度過(guò)快，雖然表層粉末熔化或略微出現(xiàn)了鏡面反光，但里層的粉末來(lái)不及熔化，造成噴焊層與空心薄壁輥道表面不能形成有效的冶金結(jié)合。（4）重熔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度上升過(guò)緩，造成噴焊層粉末嚴(yán)重氧化或噴涂層熔流。措施：（1）注意掌握好空心薄壁輥道基體表面的預(yù)處理，保持干凈。（2）嚴(yán)格控制好空心薄壁輥道的預(yù)熱溫度。（3）重熔過(guò)程中，既要保證持續(xù)的“鏡面反光”狀態(tài)，又不能長(zhǎng)時(shí)間的重熔加熱。

3.2 噴焊層的裂紋及預(yù)防措施

空心薄壁輥道噴焊層出現(xiàn)裂紋的主要就是龜裂。

一般引起龜裂的主要原因就是噴焊前預(yù)熱溫度過(guò)低和冷卻速度過(guò)快。

措施：

（1）嚴(yán)格控制噴焊前空心薄壁輥道表面預(yù)熱溫度，250 ～300℃之間。（2）采用季節(jié)性生產(chǎn)，避免冬季春季氣溫過(guò)低，溫差過(guò)大。一般在夏秋季節(jié)生產(chǎn)。

3.3 噴焊層的氣孔及預(yù)防措施

一般引起噴焊層氣孔的原因是由于：

（1）空心薄壁輥道表面預(yù)處理達(dá)不到要求，存在氧化物和油污;（2）空心薄壁輥表面和合金粉末在噴焊前就受到氧化;（3）粉末本身存在質(zhì)量問(wèn)題;乙炔中含有水分。

因此，在噴焊前要注意對(duì)空心薄壁輥道表面的預(yù)處理，嚴(yán)格控制火焰以及防止粉末和空心薄壁輥道表面的氧化。

3.4 噴焊過(guò)程中出現(xiàn)雞眼和起球

在噴粉過(guò)程中，噴焊層有時(shí)會(huì)出現(xiàn)雞眼和起球的缺陷，其主要原因是：

（1）合金粉末出廠(chǎng)未烘干或受潮，噴粉前為對(duì)焊粉做烘干處理。（2）乙炔純度不夠，乙炔中含有一定量的水分。（3）噴粉時(shí)使用了氧化焰導(dǎo)致粉末過(guò)燒氧化。（4）吹粉不均勻，噴槍吹粉通道不暢，吹粉時(shí)造成局部吹粉過(guò)量。（5）使用的合金粉末存在質(zhì)量問(wèn)題。