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40CrNiMoA鋼件的噴熔工藝研究
  • 來源:公司 時間:2012/5/18 9:11:07
氧-乙炔火焰粉末噴熔是以氧-乙炔火焰為熱源,把自熔性合金粉末噴涂在經過預處理的工件表面,在工件不熔化的情況,加熱涂層,使其熔融并潤濕工件,通過液態合金與固態工件表面的相互溶解與擴散,形成一層牢固的呈冶金結合的并具有特殊性能的表面熔敷層,可消除氣孔和氧化物夾渣,使涂層與基體金屬產生冶金結合。所以,噴焊層致密性好,結合強度高,具有優異的耐磨性。在航空上,重要的結構零件如機床主軸、渦輪軸、螺栓等,都是在多種性質的載荷下工作,受力狀況比較復雜,要求具有較高的綜合力學性能,都選用合金調質鋼制造。

40CrNiMoA是性能優良的調質鋼,但在長期服役過程中,許多40CrNiMoA鋼制零部件會產生磨損現象,尺寸減小,嚴重影響航空零部件的性能和工作可靠性,其中,較為嚴重的是零件表面的磨損。在工作中,遇到40CrNiMoA鋼制渦輪軸的磨損超差修復,曾采用多種方法進行修復,效果都不是很理想。為提高它的使用壽命和可靠性,采用氧-乙炔火焰粉末噴熔工藝對它進行修復,修復后,噴涂層質量可完全滿足使用要求。

根據40CrNiMoA鋼制渦輪軸的使用條件,噴涂材料選用鈷基斯太立合金粉,其化學成分(質量分數,%)為:26~32Cr,4~6W,0.7~1.4C,余為Co;粒度200目。

噴涂工藝流程如下:除油→噴砂→用丙酮擦洗表面→預熱→預噴0.1mm保護層→噴涂工作層→緩冷→噴后修整。噴涂前需要對工件進行清洗,去除油污、水銹、氧化皮等。清理時,首先把渦輪軸裝在噴涂機上旋轉,用噴焊槍中性火焰烘烤,把表面油污逐漸吸出來燒掉,然后用噴焊槍清洗待修表面,再用干凈棉紗蘸丙酮溶液擦洗工件表面,確保待修渦輪軸表面無油污。工件噴涂前要進行預熱,其作用主要是提高工件表面與熔粒的接觸溫度,有利于熔粒的變形和相互咬合及提高沉積率;降低熔粒的冷凝速度,降低晶格內應力;使母材產生適當的熱膨脹,在噴涂后隨噴焊層一起冷卻時,減少兩者收縮量的差別,降低噴焊層的內應力,去除工件表面的水分。

在預熱時,用噴焊槍中性火焰直接對渦輪軸預熱,預熱溫度260℃左右,以減少噴焊層與母材間的應力。為了減少預熱過程中母材的氧化,在達到預熱溫度后,立即在待修表面預噴一層厚約0.15mm的鎳包鋁合金粉作預保護層,從而有效地保證噴焊層的質量。

采用一步噴熔工藝,即噴粉和重熔同時進行。渦輪軸經預熱和噴薄層保護粉預保護后,開始局部加熱,當預保護粉開始濕潤時,間歇地按動送粉開關噴粉,同時,將噴上去的合金粉熔融。噴粉時焰芯尖端與工件表面的距離為20mm左右,熔融時則為6~7mm;鹧嫦蚯耙苿訒r,再間歇噴粉并熔融。噴焊層厚度為1.5mm,焊后應緩慢冷卻,以防止裂紋和變形。緩冷至室溫后,即可進行磨削,磨削按圖紙要求的尺寸和規定的粗糙度進行。

工藝特點:

(1)噴粉與重熔交替進行,在操作時只需用一把噴槍,工藝簡單,操作靈活。由于噴粉和重熔交替進行,因此,要求粉末粒度細且均勻,合金粉的噴射方向要與表面垂直,以保證得到較好的結合效果。在噴熔過程中,除了要掌握好火焰移動的速度外,還要注意保持適當的噴涂距離。


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