軋輥超音速火焰噴涂表面預處理方法的研究

摘要：近年來，我國工業規模不斷擴大，有效地推動了我國經濟的發展。質量輕、承載力強、占用空間小的鋼結構在我國當前社會發展過程中得到了廣泛的應用。而材質為半鋼的型鋼軋輥抗熱性能、防腐性能差，如何保障鋼結構性能已成為當前鋼結構工程技術人所要解決的一個重要技術難題。隨著工藝技術的發展，超音速火焰噴涂工藝憑借著其自身的特點，在我國當前社會發展過程中得到了廣泛的應用，有效地保障了工業結構質量。本文就軋輥超音速火焰噴涂表面預處理方法進行了相關的研究。

關鍵詞：軋輥超音速火焰噴涂；預處理方法；鋼結構

引言

隨著我國工業的發展，各種機械設備零件的工作環境越來越苛刻。在我國當前社會發展形勢下，許多機械設備零件需要面對高速、高壓、超負載的工作環境，從而造成機械設備表面失效，影響到機械設備零件的使用性能。近年來，材質為半鋼的型鋼被廣泛的應用于我國工業發展的各個領域，有效地提高了我國工業水平。然而這種材質的結構抗熱性能差，對冷卻水要求高，而軋制角鋼、槽鋼一般是頂角朝上進入成品孔，孔槽底部被軋件覆蓋，冷卻水不易進入，從而會出現裂縫。表面磨損等問題，進行影響到鋼結構的使用壽命和性能。在這個科技不斷發展的社會當中，超音速噴涂工藝在鋼結構中得到了廣泛的應用，能夠提高零件的表面硬度和耐磨性，保障軋輥孔型質量。

1.超音速火焰噴涂技術的概述

超音速火焰噴涂是將氣態或液態燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒室或噴嘴中燃燒，產生的高溫、高速的燃燒焰流被用來噴涂[1]。其工作原理就是燃氣與氧氣的混合氣體在高壓下被送至位于噴槍出口處的點燃區并點燃。環狀流動的熱氣流受到外圍壓縮空氣流的壓縮，使之加速形成超音速火焰。粉末在載氣的作用下被送到噴槍的出口處，進入燃燒火焰中，形成涂層，.超音速火焰噴涂設備由噴槍、送粉器、控制系統、熱交換系統和各種管路五部分組成，屬緊湊型噴涂設備，具有操作簡單、工作穩定、燃耗低、涂層性能好的特點。

2.軋輥超音速火焰噴涂表面預處理方法

2.1孔型工作表面的預處理

半鋼的型鋼軋輥孔型作為一種鋼結構，在我國當前工業發展中，型鋼所面臨的工作條件是十分苛刻的，由于條件的苛刻會給型鋼的孔型工作面造成許多問題，影響型鋼性能。在型鋼孔型工作面與處理中，先將孔型工作表面的油漆、氧化鐵皮和油污清理干凈，確保表面無任何雜質，然后用丙酮清洗孔型工作表面；保證工作平面的整潔。

2.2孔型工作面的打磨

半鋼的型鋼軋輥孔型工作面在預處理中，難免會出現因孔型工作面自身的問題二出現工作面的不平整，為了保障孔型工作面在噴涂的時候均勻，對孔型工作面進行打磨是非常必要的。利用金剛石拋光片將孔型工作面的車痕印打磨掉，大約為20～50微米，通過金剛石打磨，抹平孔型工作臺面，保障軋輥孔型工作臺面的憑證，為孔型工作面的噴丸處理提供便利。

2.3孔型工作面的噴丸處理

在清除孔型工作表面的雜質后，需要對其工作面進行噴丸處理，在噴丸處理工作中會采用顆粒度100目左右的白剛玉沙丸，對孔型工作面進行噴丸處理，噴丸時速度為7米/秒，噴砂時空氣壓力為5～6kg/cm2，噴砂設備與噴砂表面的距離為120-180mm，與噴砂表面的角度為90°[2]。材質為半鋼的型鋼軋輥孔型表面存在拉應力時比壓應力要容易，通過噴丸處理，利用壓縮空氣或機械離心力為動力和摩擦力來除去型鋼軋輥孔型表面的銹，從而大大的提高結構性能，保障軋輥孔型效率與質量。

2.4孔型工作面的超音速噴涂

超音速噴涂作為一種噴涂工藝，在軋輥孔型中能夠有效地清楚孔型表面的銹蝕，保障軋輥孔型質量。在超音速噴涂過程中，先將孔型工作面預熱至60～80℃，然后利用氧氣進行噴涂，在噴涂前，最好將孔型工作面的水分用氧氣烘干[3]。在進行噴涂的時候，噴涂采用低碳鋼基體，同時進行送粉噴涂，使用噴涂材料對孔型工作面進行噴涂，噴涂工藝參數如表一。噴涂厚度控制在0.03～0.07mm；噴槍與噴涂表面的距離為100～120mm，噴槍與噴涂表面的夾角≤90°，從而保障軋輥孔型準確度。

2.5涂層的封孔處理

在超音速噴涂完成后，需要對涂層進行封孔處理，風控處理的目的就是為了保障涂料在一定時間內快速的融入軋輥孔型表面，從提高對材質為半鋼的型鋼軋輥孔型結構的防腐性能。首先利用金剛石對噴涂的工作面進行打磨，確保工作面的平整。然后用有機硅樹酯漆對涂層封孔兩遍，封孔后用塑料薄膜將孔型保護。碳化鎢金屬復合粉涂層耐磨、耐熱性好，對冷卻不充分的型鋼下輥避免了因摩擦磨損造成的粘鋼和因粘著磨損造成的軋痕，降低了質量事故損失；孔型耐磨性提高，增加了孔型過鋼量，降低了輥耗，延長了半鋼型鋼軋輥的使用壽命[4]。

3.結語

在我國當前工業發展過程中，材質為半鋼的型鋼軋輥孔型的應用越來越普遍，而這種材質的結構性性能對我國工業的健康發展有著至關重要的作用。在小規格的軋輥孔型產品中，軋件較長，下輥冷卻不好常常形成局部粘著磨損或磨粒磨損，使成品產生粘鋼或軋痕缺陷而不得不提前換孔，降低了孔型過鋼量，有時這些缺陷沒被及時發現就會造成批量廢品，帶缺陷的鋼材流到市場上還會產生質量異議給企業帶來損失。而超音速噴涂作為一種先進的噴涂工藝，在材質為半鋼的型鋼軋輥孔型中，采用常規表面預處理后，有利于提高鋼結構涂層的耐中性鹽霧腐蝕能力和耐電化學腐蝕能力，從而滿足我工業發展的需求。

參考文獻：

[1]易軍.超音速火焰噴涂碳化鎢涂層磨削試驗研究[D].湖南大學，2012.

[2]李國輝.超音速火焰噴涂金屬陶瓷涂層結合強度強化方法的研究[D].西安理工大學，2008.

[3]張建平.超音速火焰噴涂中氣固兩相流的數值模擬與研究[D].華中科技大學，2009.

[4]章小峰.HVOF噴涂自潤滑復合涂層的形成機理及特性研究[D].華中科技大學，2008.

作者簡介：張陳 （1980.7- ），安徽馬鞍山，本科，馬鞍山市恒意機械有限公司總經理。