喷焊原理
机械设备维修中喷涂和喷焊技术的应用解析
机械设备维修中喷涂和喷焊技术的应用解析摘要：机械设备作为企业公司的固定资产，对于企业的生产经营活动是不可缺失的。
在长期的运作使用中，会不可避免的出现磨损和故障，而大多数的机械故障产生的原因是由于表面材料的磨损严重造成的，轻易的报废会造成很大的损失。
运用喷涂和喷焊技术可以对这些问题进行有效的修复，提高使用率，文章主要对喷涂喷焊技术在机械设备维修中的应用进行了分析思考。
关键词：机械设备维修；喷涂喷焊；应用社会经济的发展带动工业化进程加快，资源的利用变得日益紧张和缺乏，原材料的购置成本也逐渐上升，这给很多的企业发展形成了一定的发展阻碍。
大多数企业在面对机械设备维修工作时，由于资金的欠缺和生产经营活动的瞬间变化性，使得对于很多的破损机械部件采取舍弃方法，不重视进一步的维修。
当前我国的喷涂喷焊技术已取得了较为广泛的应用，在机械设备的维修方面有很好的应用成效，对提高资源的利用率，延长设备的使用期限很重要的促进作用，因此，值得广大企业积极的采用实施。
1.喷涂技术分析1.1喷涂技术的特点喷涂技术是一种通过在一定热源的基础上对喷涂对象或者是喷涂材料进行加热处理和改变的表面层处理技术。
喷涂技术和其他的表面处理技术相比，像对来说具有很多的优势特点：（1）易操作性。
这种技术在操作掌握上较为简单，具有简单易懂的特点，工人可以很快的掌握运用，最重要的是这项技术的成本费用低，不会对总成本管理造成很大的困扰，经济性较好。
（2）应用的范围比较广。
随着经济的发展，工业技术的推广和应用已得到了普遍实施，在很多的领域像：陶瓷、金属丝材、高分子材料等都有很好的应用。
（3）生产效率较高。
因为这项技术对材料设备的要求性不是很高，因此，在实际的机械设备维修中，特别是在一些中小型的零部件维修工作中，对表面的涂层厚度可以很好的把握，可以灵活应对各种紧急情况的发生。
（4）除上述所讲的特点之外，这项技术还具有方法多样、耐高温、有很好的抗腐蚀性和抗氧化性等特性。
氧乙炔火焰喷焊工艺简介
注意：自容合金粉末中 B、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实 验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中 B、Si、C 等
1 气雾化工艺生产，为氧乙炔火焰喷焊工艺特别定制;
2 NiCrBSi 系自熔合金，氧含量低，自熔性好，镜面清晰，焊层光滑;
3 粉末纯度高，无任何杂质，组织致密、均匀，无气孔、夹渣、疏松、裂纹等
缺陷，晶粒度小、硬度高，从而保证合金耐磨、耐腐蚀性较市场常用品牌高
30%-100%；
4 粉末球形性好，送粉通畅、稳定;
铸 宇 牌镍基 合金粉 末主要 包含 Ni-B-Si 、 Ni-Cr-B-Si、Ni-Cr-B-Si-P 、 Ni-Cr-B-Si-Cu-Mo、Ni-Cr-B-Si-W、Ni-WC 等系列，它不但具有优良的耐腐蚀、 抗氧化性能，而且在 500℃以下具有优异的耐低应力磨粒磨损和粘着磨损性能 等。该粉末应用工艺广泛，主要有氧乙炔火焰喷焊、超音速火焰喷涂（HVOF 或 HAVF）、等离子对焊、等离子喷涂、激光溶覆、感应重熔、离心浇铸、3D 打印和 粉末冶金。主要应用在闸板、球阀球面、阀座、柱塞、螺杆、机筒、玻璃模具、 层流辊道、拉丝滚筒、拉丝塔轮、抽油杆、风机叶片、螺旋输送器、金刚石工具 等工件。
化 学 成 分 (重量%)
C
Cr
B
Ni
Si
Fe
范ห้องสมุดไป่ตู้围 最小 Min 0.60 14.00 2.50
等离子喷焊原理
等离子喷焊原理
等离子喷焊原理简介
等离子喷焊是一种高效的焊接方法，是将喷嘴中的气体导电后，在高
温高压的条件下，将金属粉末或线材加热成等离子体，然后将等离子
体在工件表面冷却凝固而形成焊接，该方法比传统的气体保护焊更具
有优势。
等离子喷焊原理
1.等离子体的形成
喷嘴中的气体介质在高电压下发生放电，形成高温、高能量的等离子体。
等离子体中的电子、离子、分子和原子都处于非常活跃的状态，
可将粉末或线材快速加热，达到焊接温度。
2.等离子体的传输
等离子体向前传输，同时加热粉末或线材并将其加热成等离子体形式，以使其良好地与工件表面结合。
3.液滴形成
当等离子体接触到工件表面时，它会被迅速冷却，并形成液体状态。
液滴的形成是靠等离子体的能量唤起的。
4.液滴覆盖
等离子体加热工件表面，液滴覆盖在表面上，填补了机械加工时留下
来的缺陷。
5.凝固和结合
液滴在工件表面冷却并形成固体状态，同时形成与工件表面结合的焊接接头。
总结
等离子喷焊是一种有很高应用价值的新兴喷涂技术，其主要特点是选择范围广、适应性强、平均化好、造价低、易于控制等。
而这种技术还没有完全被开发，需要我们深入研究。
希望通过本文的介绍，读者能够对等离子喷焊的工作原理有一个初步的认识。
熔射
熔射熔射基本原理熔射，又称热喷涂或喷焊，其基本原理是将材料（粉末或线材）加热熔化，在气体带送高速下冲击附着于底材（或工件）表面、堆积、凝固形成膜厚或涂层，达到防腐蚀、防锈、耐磨、润滑、表面粗糙化、吸附、绝缘、绝热....等目的。
熔射是表面处理中的一项特殊处理技术，用途广泛。
热熔射材质形态和热熔射种类热熔射材料种类分为粉末和线材两大类,熔射热喷涂种类一．火焰线材熔射（Wire Flame Spray）1.火焰熔射的热源来自氧气与燃气混合燃烧的火焰，线材经火焰中心熔化，再经高压空气雾化成细微颗粒及加速带送吹向底材表面，堆积、凝固形成涂层或膜厚。
2.火焰燃气可使用以下几种：乙炔、丙烷、氢气等。
3.一般火焰线材熔射适用于：机械零件补修、耐磨、钢构桥梁的防腐蚀防锈、半导体、面板、光电制程模具，金属艺术品制作。
二．火焰粉末熔射（Powder Flame Spray）1.火焰粉末熔射，其基本原理同火焰线材熔射，差异在于送料方式不同，火焰粉末熔射的材质型态是粉末，所以在材质选择方面火焰粉末熔射比较多，因为不是所有的材质都可以做成线材。
2.其所熔射出来的涂层或膜厚的表面粗度、大小取决于粉末颗粒大小。
其涂层的硬度则取决于粉末材质的选用。
三．电弧熔射（Electric ARC Spray）1.电弧熔射，要将两条各自带有正电负电的相同金属线接触产生电弧，瞬间产生高热将金属线材融化，再经高压空气吹细雾化，带送吹向底材（或工件），堆积、凝固成涂层或膜厚。
2.一般适用于：防腐蚀防锈处理、机械加工修补、半导电、面板、光电制程的模具，表面粗化处理。
四．高速火焰熔射（HVOF）1.高速火焰熔射，其基本原理类似火焰粉末熔射。
差别在于受高速火焰熔射带送的粉末速度快很多，粉末以超音速（约600m/sec）冲击堆积凝固于底材表面，其形成的涂层结构比较结实紧密，涂层的机械强度远大于火焰粉末熔射的涂层。
2.高速火焰熔射可使用于以下几种燃气：丙烷、丙烯、氢气、天然气及煤油。
堆焊原理
原理粉末等离子弧堆焊（亦称等离子喷焊，国外称为PTA工艺），是采用氩气等离子弧作高温热源，采用合金粉末作填充金属的一种表面熔敷（堆焊）合金的工艺方法。
粉末等离子弧堆焊的基本过程如图1所示，利用等离子弧焊枪（或称喷枪，等离子弧发生器），在阴极和水冷紫铜喷嘴之间，或阴极和工件之间，使气体电离形成电弧，此电弧通过孔径较小的喷嘴孔道，弧柱的直径受到限制，在压缩孔道冷气壁的作用下，产生热收缩效应、机械压缩效应、自磁压缩效应，使弧柱受到强行压缩，这种电弧为“压缩电弧”，称为等离子弧。
电弧被压缩后，和自由电弧相比会产生很大的变化，突出的是弧柱直径变细，促使弧柱电流密度显著提高，气体电离很充分，因而电弧具有温度高、能量集中、电弧稳定、可控性好等特点。
等离子弧焊枪产生的等离子弧分非转移型弧（阴极与喷嘴间建立的电弧）和转移型弧(阴极与工件间建立的电弧)。
等离子弧堆焊的主要热源是转移型等离子弧。
在采用联合弧堆焊时，一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，分别供给非转移弧(简称“非弧”)和转移弧(简称“转弧”)。
两个电源的负极并联在一起，通过水电缆接至焊枪的钨电级（阴极）。
非弧电源的正极通过水电缆接至焊枪的喷嘴。
转弧电源的正极接至工件。
循环冷却水通过水电缆引至焊枪，冷却喷嘴和电极。
氩气通过电磁气阀和流量调节器进入焊枪。
非弧电源接通后，借助在电极和喷嘴之间产生的高频火花引燃非转移弧。
转弧电源接通后，借助非弧在钨极和工件间造成的导电通道，引燃转弧。
转弧引燃后，可保留或切断非弧，主要利用转弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金粉末。
合金粉末按需要量连续供给，借助送粉气流送入焊枪，并吹入电弧中。
粉末在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，并排出气体和浮出熔渣。
通过调节转移弧电流来控制熔化合金粉末和传递给工件的热量，合金和工件表层熔合。
随着焊枪和工件的相对移动，合金熔池逐渐凝固，便在工件上获得所需要的合金堆焊层。
熔射
熔射熔射基本原理熔射，又称热喷涂或喷焊，其基本原理是将材料（粉末或线材）加热熔化，在气体带送高速下冲击附着于底材（或工件）表面、堆积、凝固形成膜厚或涂层，达到防腐蚀、防锈、耐磨、润滑、表面粗糙化、吸附、绝缘、绝热....等目的。
熔射是表面处理中的一项特殊处理技术，用途广泛。
热熔射材质形态和热熔射种类热熔射材料种类分为粉末和线材两大类,熔射热喷涂种类一．火焰线材熔射（Wire Flame Spray）1.火焰熔射的热源来自氧气与燃气混合燃烧的火焰，线材经火焰中心熔化，再经高压空气雾化成细微颗粒及加速带送吹向底材表面，堆积、凝固形成涂层或膜厚。
2.火焰燃气可使用以下几种：乙炔、丙烷、氢气等。
3.一般火焰线材熔射适用于：机械零件补修、耐磨、钢构桥梁的防腐蚀防锈、半导体、面板、光电制程模具，金属艺术品制作。
二．火焰粉末熔射（Powder Flame Spray）1.火焰粉末熔射，其基本原理同火焰线材熔射，差异在于送料方式不同，火焰粉末熔射的材质型态是粉末，所以在材质选择方面火焰粉末熔射比较多，因为不是所有的材质都可以做成线材。
2.其所熔射出来的涂层或膜厚的表面粗度、大小取决于粉末颗粒大小。
其涂层的硬度则取决于粉末材质的选用。
三．电弧熔射（Electric ARC Spray）1.电弧熔射，要将两条各自带有正电负电的相同金属线接触产生电弧，瞬间产生高热将金属线材融化，再经高压空气吹细雾化，带送吹向底材（或工件），堆积、凝固成涂层或膜厚。
2.一般适用于：防腐蚀防锈处理、机械加工修补、半导电、面板、光电制程的模具，表面粗化处理。
四．高速火焰熔射（HVOF）1.高速火焰熔射，其基本原理类似火焰粉末熔射。
差别在于受高速火焰熔射带送的粉末速度快很多，粉末以超音速（约600m/sec）冲击堆积凝固于底材表面，其形成的涂层结构比较结实紧密，涂层的机械强度远大于火焰粉末熔射的涂层。
2.高速火焰熔射可使用于以下几种燃气：丙烷、丙烯、氢气、天然气及煤油。
机电设备维修技术授课教案：热喷涂和喷焊修复法
②喷涂粉尘有害健康，注意防尘、通风。
③喷涂噪音可能损坏听力，请使用耳罩。
④喷涂弧光的辐射有损视力，请戴护目镜。
7、发展趋势：
（1）大面积长效防护技术得到了广泛应用
（2）修复强化大型设备及进口零部件国产化
（3）超音速火焰喷涂技术的应用
（4）气体爆燃式喷涂技术进一步得到应用
（3）工艺简单，修复周期短，生产率高，成本低。
（4）能改善和提高零件表面的性能，如抗氧化性、导电性、绝缘性、隔热性
等。
（5）喷涂层的结合强度不高。
3、应用范围
（1）恢复磨损工件的尺寸，如机床主轴、曲轴、凸轮轴轴颈、电动机转子轴、
机床导轨和溜板等；
（2）修复铸件的砂眼、气孔等缺陷；
（3）在需要耐磨的部位，喷一层耐磨材料如磷青铜或铝青铜，以提高零件的
6、合拢固化
将粘接件的粘接表面紧密叠合在一起，并根据粘接剂的特性确定固化温度、压力和时间。
7、检验
对完全固化后的粘接件进行全面的检验，观察有无裂痕、气孔等现象。
8、加工
如有必要可对粘接后的工件进行机械加工，以满足使用要求。
六、粘接修复法的应用
磨损性机件的修复：直接填补法、粘加塑料板法、粘接剂喷涂法
断裂型机件的修复：注意粘接接头设计
（5）氧乙炔火焰塑料粉末喷涂技术发展迅速
（6）热喷涂技术在化工防腐工程中得到应用
（7）激光重熔技术开始应用
（8）在建筑装潢医疗卫生方面也得到了应用
8、喷涂喷焊的分类
根据热源不同，热喷涂技术可分：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、电爆炸喷涂等。
热喷焊技术可分：火焰喷焊、等离子喷焊等。
喷涂喷焊材料可分：线状和粉末状。
焊接中的热喷涂焊技术
焊接中的热喷涂焊技术焊接是工业生产中必不可少的一环，而热喷涂焊技术则是其中的一种。
热喷涂焊技术是一种将焊缝补强的方式，通常使用的材料是金属或者陶瓷粉末。
该技术的应用范围非常广泛，包括工业领域、汽车制造、建筑结构、航空航天、船舶制造等众多领域。
一、热喷涂焊技术的基本原理热喷涂焊技术的基本原理是利用热喷涂焊机，将金属或陶瓷粉末喷射到需要加强的焊缝表面上。
粉末被喷射后，会在钢铁表面上形成一层坚硬的薄壳，并与基材结合形成一种特殊的焊缝结构。
其实，热喷涂焊技术形成的薄壳并不是真正的它，而是一些特殊的化合物，比如说氧化物、氯化物、氟化物等。
这些化合物能够帮助金属或陶瓷粉末更好的与基材表面结合。
经过一系列硬化、淬火等工艺后，最终形成一种非常牢固的焊缝结构。
二、热喷涂焊技术的分类热喷涂焊技术按喷涂方式分为以下几个类别：1. 等离子喷涂：使用等离子灯将金属或陶瓷材料加热成等离子体，然后通过气体的驱动将等离子体喷射到需要加强的焊缝表面上。
2. 弧喷涂：使用高温的电弧将金属或陶瓷材料熔化，然后通过气体的驱动将熔融金属或陶瓷材料喷射到需要加强的焊缝表面上。
3. 火焰喷涂：使用燃气将金属或陶瓷材料加热至熔化状态，然后通过气体的驱动将熔融金属或陶瓷材料喷射到需要加强的焊缝表面上。
4. 冷喷涂：使用压缩空气将金属或陶瓷材料喷射到需要加强的焊缝表面上，然后通过焊后加热硬化工艺使之达到加强效果。
三、热喷涂焊技术的应用热喷涂焊技术应用非常广泛，随着科技的不断进步，其应用范围也越来越广泛，下面列举几个领域的应用：1. 汽车制造：在汽车制造领域，热喷涂技术通常用于汽车零部件如气门座、汽缸及飞轮等的修复和加固。
2. 航空航天领域：在航空航天领域，热喷涂技术通常用于飞机发动机、火箭喷管、液压组件及导弹等部件的加强和修复。
3. 建筑领域：在建筑领域，热喷涂技术不仅用于加强临时建筑物结构，还广泛应用于钢结构、桥梁及地下管道等方面的加强和防腐。
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喷焊的原理、工艺、方法简介
喷焊是对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至1000～1300℃，使颗粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面达到良好结合。
最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成约0.05～0.1mm的冶金结合层，其结合强度约400MPa，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。
与喷涂层相比，喷焊层的优点显著。
但由于重熔过程中基体局部受热后温度达900℃，会产生较大热变形。
因此，喷焊的使用范围有一定局限性。
适于喷焊的零件和材料一般是：①受冲击载荷，要求表面硬度高，耐磨性好的易损零件，如抛砂机叶片，破碎机齿板，挖掘机铲斗齿等；②几何形状比较简单的大型易损零件，如轴、柱塞、滑块、液压缸、溜槽板等；
③低碳钢、中碳钢（含碳0.4％以下）、含锰、钼、钒总量＜3％的结构钢、镍铬不锈钢、铸铁等材料。
(1)喷焊用自熔性合金粉末
自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材的合金，其中加入适量硼和硅元素，起脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点，适于乙炔一氧焰对涂层进行重熔。
国产自熔性合金粉末品种较多，镍基合金粉末有较强的耐蚀性，抗氧化性可达650°C，耐磨性强；钴基合金粉末最大的特点是红硬性好，可在700℃保持较好的耐磨性和耐蚀性；铁基合金粉末耐磨粒磨损性优于其他两类。
(2)喷焊工艺
喷焊的工艺程序基本与喷涂相同，所不同者在喷粉工序中增加了重熔程序。
喷焊有一步喷焊法和二步喷焊法。
施工前应注意：①工件表面有渗碳层或氮化层，在预处理时必须清除；
②工件的预热温度为一般碳钢200～300℃，耐热奥氏体钢350～400℃。
预热火焰用中性或弱碳焰。
此外，喷涂层重熔后，厚度减小25％左右，喷熔后在热态测量时，应将此量考虑在内。
一步喷焊法。
一步法即喷一段后即熔一段，喷、熔交替进行，使用同一支喷枪完成。
可选用中、小型喷焊枪。
在工件预热后先喷涂0. 2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化，喷熔从一端开始，喷距10～30mm，有顺序地对保护层局部加热到熔融开始湿润（不能流淌）时再喷粉，与熔化反复进行，直至达到预定厚度，表面出现“镜面”反光，再向前扩展，达到表面全部覆盖喷焊层。
如一次厚度不足，可重复加厚。
一步法适用于小型零件或小面积喷焊。
二步喷焊法。
二步法即先完成喷涂层再对其重熔。
喷涂与重熔均用大功率喷枪，例如SpH-E喷、焊两用枪，使合金粉末充分在火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。
喷铁基粉末时用弱碳火焰，喷镍基和钴基粉末时用中性或弱碳火焰。
喷粉每层厚度＜0.2mm，重复喷涂达到重熔厚度，一般可在0.5～0. 6 mm时重熔。
如果喷焊层要求较厚，一次重熔达不到要求时，可分几次喷涂和重熔。
重熔是二步法的关键工序，在喷涂后立即进行。
用中性焰或弱碳化焰的大功率柔软火焰，
喷距约20 ～ 30mm，火焰与表面夹角为60°～75°，从距涂层约30mm处开始，适当掌握重熔速度，将涂层加热，直至涂层出现“镜面”反光为度，然后进行下一个部位的重熔。
重熔时应防止过熔（即镜面开裂），涂层金属流淌，或局部加热时间过长使表面氧化。
多层重熔时，前一层降温至700℃左右，清除表面熔渣后，再作二次喷熔。
重熔宜不超过3次。
工件的冷却。
中低碳钢、低合金钢的工件和薄焊层、形状简单的铸铁件在空气中自然冷却。
对于焊层较厚、形状复杂的铸铁件，锰、铜、钒含量较大的合金钢件，冷硬性高的零件，要埋在石灰坑中缓冷。