40CrNiMoA钢件的喷熔工艺研究
- 来源：公司 时间：2012/4/12 8:54:10
氧-乙炔火焰粉末喷熔是以氧-乙炔火焰为热源，把自熔性合金粉末喷涂在经过预处理的工件表面，在工件不熔化的情况，加热涂层，使其熔融并润湿工件，通过液态合金与固态工件表面的相互溶解与扩散，形成一层牢固的呈冶金结合的并具有特殊性能的表面熔敷层，可消除气孔和氧化物夹渣，使涂层与基体金属产生冶金结合。所以，喷焊层致密性好，结合强度高，具有优异的耐磨性。在航空上，重要的结构零件如机床主轴、涡轮轴、螺栓等，都是在多种性质的载荷下工作，受力状况比较复杂，要求具有较高的综合力学性能，都选用合金调质钢制造。
40CrNiMoA是性能优良的调质钢，但在长期服役过程中，许多40CrNiMoA钢制零部件会产生磨损现象，尺寸减小，严重影响航空零部件的性能和工作可靠性，其中，较为严重的是零件表面的磨损。在工作中，遇到40CrNiMoA钢制涡轮轴的磨损超差修复，曾采用多种方法进行修复，效果都不是很理想。为提高它的使用寿命和可靠性，采用氧-乙炔火焰粉末喷熔工艺对它进行修复，修复后，喷涂层质量可完全满足使用要求。
根据40CrNiMoA钢制涡轮轴的使用条件，喷涂材料选用钴基斯太立合金粉，其化学成分(质量分数，%)为：26～32Cr，4～6W，0.7～1.4C，余为Co;粒度200目。
喷涂工艺流程如下：除油→喷砂→用丙酮擦洗表面→预热→预喷0.1mm保护层→喷涂工作层→缓冷→喷后修整。喷涂前需要对工件进行清洗，去除油污、水锈、氧化皮等。清理时，首先把涡轮轴装在喷涂机上旋转，用喷焊枪中性火焰烘烤，把表面油污逐渐吸出来烧掉，然后用喷焊枪清洗待修表面，再用干净棉纱蘸丙酮溶液擦洗工件表面，确保待修涡轮轴表面无油污。工件喷涂前要进行预热，其作用主要是提高工件表面与熔粒的接触温度，有利于熔粒的变形和相互咬合及提高沉积率;降低熔粒的冷凝速度，降低晶格内应力;使母材产生适当的热膨胀，在喷涂后随喷焊层一起冷却时，减少两者收缩量的差别，降低喷焊层的内应力，去除工件表面的水分。
在预热时，用喷焊枪中性火焰直接对涡轮轴预热，预热温度260℃左右，以减少喷焊层与母材间的应力。为了减少预热过程中母材的氧化，在达到预热温度后，立即在待修表面预喷一层厚约0.15mm的镍包铝合金粉作预保护层，从而有效地保证喷焊层的质量。
采用一步喷熔工艺，即喷粉和重熔同时进行。涡轮轴经预热和喷薄层保护粉预保护后，开始局部加热，当预保护粉开始湿润时，间歇地按动送粉开关喷粉，同时，将喷上去的合金粉熔融。喷粉时焰芯尖端与工件表面的距离为20mm左右，熔融时则为6～7mm。火焰向前移动时，再间歇喷粉并熔融。喷焊层厚度为1.5mm，焊后应缓慢冷却，以防止裂纹和变形。缓冷至室温后，即可进行磨削，磨削按图纸要求的尺寸和规定的粗糙度进行。
工艺特点：
(1)喷粉与重熔交替进行，在操作时只需用一把喷枪，工艺简单，操作灵活。由于喷粉和重熔交替进行，因此，要求粉末粒度细且均匀，合金粉的喷射方向要与表面垂直，以保证得到较好的结合效果。在喷熔过程中，除了要掌握好火焰移动的速度外，还要注意保持适当的喷涂距离。
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