淺談噴涂技術(shù)在陽(yáng)極母線修復(fù)中的應(yīng)用

張清林王建明

1.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系；2.青銅峽鋁業(yè)股份公司檢修分公司

淺談噴涂技術(shù)在陽(yáng)極母線修復(fù)中的應(yīng)用

張清林1王建明2

1.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系；2.青銅峽鋁業(yè)股份公司檢修分公司

依據(jù)中電投青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)公司的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作情況，與高職院校合作采用熱噴涂技術(shù)進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)，解決了陽(yáng)極母線表面因?qū)щ姸搪吩斐傻碾娀∽苽皺C(jī)械摩擦劃傷等問題。因其修復(fù)快捷、效率高且成本相對(duì)較低，故此方法實(shí)驗(yàn)成功后很快得到推廣。現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟及操作過程進(jìn)行描述。

陽(yáng)極母線;噴涂技術(shù);表面處理

前言

預(yù)培陽(yáng)極電解槽水平母線長(zhǎng)16000mm、寬550 mm、厚140mm。由工業(yè)純鋁制作（成分如下表1所示），起到電解槽陽(yáng)極與陰極導(dǎo)電作用。由于長(zhǎng)期換極過程中立柱母線與鋁導(dǎo)桿之間，相互摩擦接觸面間產(chǎn)生虛接觸電弧放電，使陽(yáng)極母線表面在一定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)弧坑及劃傷，造成無謂的壓降損耗及重大經(jīng)濟(jì)損失（如圖1所示）。一直以來由于現(xiàn)場(chǎng)特定的環(huán)境限制，只能采用熔化極氬弧焊進(jìn)行修復(fù)，但是工作點(diǎn)多面廣勞動(dòng)量大，且效率不高。經(jīng)過對(duì)本車間陽(yáng)極母線實(shí)際情況調(diào)查、研究，決定對(duì)陽(yáng)極母線破損部位進(jìn)行噴涂實(shí)驗(yàn)。

表1

圖1

1 噴涂所需設(shè)備及操作方法

1.1 SH-400噴涂電源、電弧噴涂槍、送絲盤架、空氣凈化器、控制箱、儲(chǔ)氣罐、壓縮空氣系統(tǒng)等部分組成。

1.1.1 SH-400噴涂電源是供給電弧噴涂的電能設(shè)備，它由交流接觸器、電壓調(diào)節(jié)器、三相變壓器等組成。三相電源通過電壓調(diào)節(jié)器粗細(xì)調(diào)節(jié)后，提供給三相變壓器再由三相變壓器降壓后，次級(jí)電壓經(jīng)整流橋及濾波電抗器輸出合適的直流電壓。電源外特性為平特性，并具有良好的動(dòng)特性，使輸出的電流大小能跟隨電弧電壓波動(dòng)（由金屬絲的熔化速度的變化而造成）快速自動(dòng)增減，以維持電弧穩(wěn)定燃燒和提供金屬絲熔化所需要的熱量。

1.1.2 QD8－LA型拉絲式手持電弧噴槍，采用封閉式高速霧化噴嘴，亦可配置超音速霧化氣流噴嘴。噴槍由送絲動(dòng)力機(jī)構(gòu)、線材夾緊機(jī)構(gòu)及噴頭組件構(gòu)成。通過送絲動(dòng)力機(jī)構(gòu)及線材夾緊機(jī)構(gòu)將金屬焊絲不斷輸送到噴頭前部。

1.1.3 送絲盤架是裝夾焊絲的設(shè)備，保證焊接過程中焊絲的送進(jìn)持續(xù)平穩(wěn)。可以裝夾兩盤焊絲，左右各為一盤，兩焊絲通過送絲軟管直通焊槍。可將焊絲連續(xù)均勻的送進(jìn)，我們所用的焊絲為φ2.0 HS301純鋁焊絲，熔點(diǎn)660℃，如表2及圖2所示。

表2

圖2

1.1.4 空壓機(jī)和空氣凈化器：為噴涂提供0.6-0.8Mpa的壓縮空氣，用來形成高速氣流把電弧熔滴霧化并高速噴射到工件表面，空氣凈化器是使空壓機(jī)中的高壓空氣轉(zhuǎn)換到工作壓力并排除高壓空氣中的水分，如圖3所示。

圖3

1.2 噴涂方法及步驟

1.2.1 噴涂設(shè)備噪音大，弧光輻射強(qiáng)。操作者必須穿戴好必要的勞動(dòng)防護(hù)用品。

1.2.2 采用電動(dòng)鋼絲刷清除噴涂部位周圍20mm范圍內(nèi)的氧化物及一些污物，至露出金屬光澤。

1.2.3 用分鋼鋸條在噴涂部位劃出均勻而細(xì)膩的溝槽，溝槽橫豎密而均勻，且深度不能超過1mm。如圖4所示

圖4

1.2.4 接上電源及壓縮空氣，用噴砂槍在噴涂部位噴打出均勻而細(xì)小的凹坑為噴涂做好準(zhǔn)備。噴砂材料為0.8mm～2mm多棱多角不規(guī)則的石英砂（SiO2）顆粒，如圖5所示。壓縮氣體壓力0.6～0.8Mpa，噴打時(shí)要離材料表面100mm--150mm，自上而下由左至右均勻移動(dòng)噴槍，一直噴打到材料下部。

1.2.5、噴涂過程中選擇的工作電壓為26V，噴涂電流為245A。將送絲盤架上的絲盤金屬焊絲通過送絲軟管穿入，使兩根金屬焊絲匯交于一點(diǎn)。端部成30°～60°夾角度，兩根金屬焊絲，分別接電源的正、負(fù)極。在金屬焊絲端部短接的瞬間，由于高電流密度，接觸點(diǎn)產(chǎn)生高熱，使得在兩根金屬絲之間產(chǎn)生電弧。在電弧發(fā)生點(diǎn)的背后由噴嘴射出高速壓縮氣流，使熔化的金屬脫離并霧化成微粒，再將其噴射到基材表面上形成涂層。

圖5

涂層與母材的結(jié)合機(jī)理是:（1）機(jī)械結(jié)合，撞成扁平狀并隨基材表面起伏的顆粒，由于和凹凸不同的表面互相嵌合，便形成機(jī)械結(jié)合。（2）冶金化學(xué)結(jié)合，這是當(dāng)涂層和基材表面出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化時(shí)的一種結(jié)合類型，包括在結(jié)合面上生成金屬之間的化合物或固溶體。（3）物理結(jié)合，顆粒對(duì)基材表面的結(jié)合，是由范德華力或次階鍵形成的結(jié)合。

啟動(dòng)的工藝方法按如下順序進(jìn)行：通氣→通電→通絲→噴涂。操作者必須握住噴槍，自上而下均勻橫豎交錯(cuò)移動(dòng)噴槍，并保持一定的距離，不可在一處停留，避免基體和涂層過熱，直至噴涂到基材下部。噴涂中注意保護(hù)眼睛和呼吸道。這樣通過噴槍來回不斷的運(yùn)動(dòng)，最終得到均勻而平整的噴涂表面。

2 噴涂檢驗(yàn)

噴涂后進(jìn)行銑削處理表面，因噴涂表層厚度為1.5mm，銑削時(shí)嚴(yán)格控制刀頭的進(jìn)給量，應(yīng)與基準(zhǔn)面齊平

3 總結(jié)

電弧噴涂具有工作效率高、成本低，較高的結(jié)合強(qiáng)度和涂層質(zhì)量，解決了強(qiáng)磁場(chǎng)下焊接修復(fù)的難題，在鋁電解槽上處理表面劃傷及母線應(yīng)急斷電搶修等方面值得推廣應(yīng)用。

[1]陳松,孫建國(guó).熱噴涂 在鋁母線焊接上的應(yīng)用[J].焊接技術(shù),1998,(6):42-43.

[2]GBJ149-90,電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]邵建華.不加襯管管形鋁母線焊接技術(shù)[J].焊接技術(shù),2001,(6):54-55.

[4]張士相,王承福.焊工技師技能國(guó)家職業(yè)培訓(xùn)教程。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.056