水泵抗汽蝕和磨蝕防護(hù)技術(shù)的進(jìn)展研究

孫嵐清 郭凱 田揚(yáng) 孫衍

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)水泵抗汽蝕、磨蝕以及二者聯(lián)合作用的研究已經(jīng)取得了一定成果，但是在實(shí)踐中仍然不能妥善解決水泵的汽蝕、磨蝕以及二者聯(lián)合作用的破壞。對(duì)此，需要加強(qiáng)對(duì)抗汽蝕、磨蝕防護(hù)技術(shù)的研究，提高水泵維護(hù)和管理的水平。本文探討了目前國(guó)內(nèi)擁有的水泵抗汽蝕和磨蝕防護(hù)技術(shù)，重點(diǎn)分析了表面保護(hù)技術(shù)、合金粉末噴焊技術(shù)和激光熔覆表面改性技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】水泵；汽蝕；磨蝕；防護(hù)技術(shù)

引言

社會(huì)不斷向前發(fā)展，隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步和人民生活水平的提高對(duì)水泵質(zhì)量提出更高的要求，這也給傳統(tǒng)的表面保護(hù)材料及工藝帶來挑戰(zhàn)。要想促進(jìn)水泵質(zhì)量的提升，還需要不斷的創(chuàng)新防護(hù)技術(shù)，提升各種防護(hù)技術(shù)水平，本文主要分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)水泵抗汽蝕、磨蝕防護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展。

1、水泵抗汽蝕和磨蝕防護(hù)技術(shù)分析

1.1 汽蝕產(chǎn)生原因的分析

水泵汽蝕主要是由液體氣化造成的，這種液化氣體會(huì)將分子排除液體，分子運(yùn)動(dòng)過程中，產(chǎn)生“氣化”現(xiàn)象，液體氣化后會(huì)對(duì)水泵產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致水泵遭受破壞。液體氣化與溫度高低、外部壓力大小有較大的聯(lián)系，一旦水泵中的液體遇到溫度變化和壓力的變化就會(huì)不斷向外排除分子，形成汽穴，汽穴產(chǎn)生后會(huì)對(duì)水泵造成影響。

1.2 表面保護(hù)技術(shù)分析

表面保護(hù)技術(shù)在我國(guó)的研究歷史已經(jīng)將近60年，上世紀(jì)60、70年代開始，國(guó)內(nèi)科研人員已經(jīng)開始進(jìn)行非金屬涂層的研究，利用非金屬涂層技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行管理和維護(hù)，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵抗磨蝕的保護(hù)。最初科研人員研究的非金屬材料主要是環(huán)氧樹脂及其復(fù)合物，后來到了80年代，科研人員又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其他適合用于水泵表面防護(hù)的材料，例如符合龍涂層、橡膠土層等。在此階段，科研人員開發(fā)出的非金屬土層材料已經(jīng)多達(dá)數(shù)十種，但是由于工藝水平落后，無法繼續(xù)研究材料的具體使用情況。

1.3 金屬涂層方面的研究

金屬涂層是水泵表面防護(hù)技術(shù)的重要組成部分，利用金屬材料作為水泵的涂層，可以對(duì)水泵抗汽蝕、磨蝕起到一定作用。使用金屬涂層類型最多的是焊條堆焊和線材噴涂。其中焊條堆焊的優(yōu)點(diǎn)是能夠促使金屬層與機(jī)體的契合度提高，貼服在水泵表面；焊條堆焊的缺點(diǎn)是這種方法的沖淡率大，而且焊層加工工藝不精良，使得焊層厚度過大，而且焊層表面并不均勻。焊條堆焊法工藝制造出的水泵葉片，容易積攢氣泡，當(dāng)水泵內(nèi)部液體發(fā)生氣化現(xiàn)象時(shí)會(huì)在水泵葉片周圍積攢，這樣等達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)滲透到焊層底部，再經(jīng)過壓力和溫度的變化，容易不斷對(duì)水泵造成汽蝕。線材噴涂工藝制造出的涂層主要是霧狀顆粒狀態(tài)，這種涂層主要是與機(jī)械結(jié)合，線材噴涂下的金屬涂層并不適用于對(duì)抗水泵的沖擊荷載，而且也不具備良好的抗汽蝕修復(fù)功能。

2、合金粉末噴焊技術(shù)的研究分析

噴焊防護(hù)技術(shù)是現(xiàn)階段較為常用的水泵抗汽蝕、磨蝕表面防護(hù)技術(shù)，這一技術(shù)制造工藝已經(jīng)取得了突破性的成果，在實(shí)踐中利用低熔點(diǎn)粉末材料，在噴涂和堆焊加工工藝的基礎(chǔ)上，能夠成功的應(yīng)用在水泵上，提高水泵的抗汽蝕、磨蝕性能。合金粉末材料質(zhì)量好，在制造過程中具有節(jié)約材料、使用效率高的特點(diǎn)，利用噴焊技術(shù)將合金粉末重熔，熔后的涂層表面光滑細(xì)致，平整無孔，能夠包裹基體，而且經(jīng)過重熔后的合金粉末材料形成的噴焊層具有強(qiáng)大的硬度值，最高可達(dá)到HRC60-70，這種噴焊層性能優(yōu)良，可以保護(hù)水泵過流部件不受液體氣化造成的汽蝕，也能夠有效應(yīng)對(duì)磨蝕損害，大大延長(zhǎng)了水泵及其過流部件的使用壽命。

3、激光熔覆表面改性技術(shù)的研究分析

激光熔覆技術(shù)也是現(xiàn)階段取得研究進(jìn)展成果的表面防護(hù)技術(shù)之一，激光熔覆技術(shù)先是在基體上噴涂所需要熔覆的涂層材料，然后利用激光加工工藝促進(jìn)涂層材料與基體的融合，激光會(huì)大量輻照在涂層材料上，使涂層與基體表面漸漸熔化，熔化到一定程度后，降低溫度加快涂層材料與基體的凝固，此時(shí)涂層材料變得輕薄，與基體材料結(jié)合形成表面涂層。激光熔覆技術(shù)加工出的涂層能夠有效的提升基體表面的耐磨、耐蝕性能。激光熔覆加工工藝特點(diǎn)有：通過激光輻照、冷凝環(huán)節(jié)得到的涂層表面細(xì)致光滑，硬度值也比較高；利用激光熔覆加工技術(shù)可以生產(chǎn)對(duì)變形量有要求的葉輪；激光修復(fù)可以實(shí)現(xiàn)選區(qū)修復(fù)和其他方法難以接近的加工區(qū)域修復(fù)；激光熔覆技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工工藝，有利于提升加工工作效率。

4、電火花表面熔覆技術(shù)的研究分析

電火花表面熔覆強(qiáng)化技術(shù)是擁有廣泛應(yīng)用前景的新型金屬表面處理技術(shù)，利用這一技術(shù)既可以提升工件表面的物理、化學(xué)以及機(jī)械性能，又可以保持基體材料的原有性能，是提升水泵工件的抗汽蝕性能和抗磨蝕性能的有效方法。電火花表面熔覆強(qiáng)化技術(shù)利用R-C放電回路儲(chǔ)存的能量，借用基材與電極相觸瞬間產(chǎn)生的能量熔化二者，之后快速降溫形成冶金結(jié)合的熔覆層。電火花表面熔覆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是冶金結(jié)合熔覆層極為牢固，不易出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，這一工藝使用靈活、成本低，是我國(guó)水利部門重點(diǎn)研究的硬面涂層技術(shù)之一。

結(jié)束語

綜上所述，可以確認(rèn)相比傳統(tǒng)表面技術(shù)，現(xiàn)階段投入研究和使用的合金粉末噴焊技術(shù)和激光熔覆表面改性技術(shù)擁有更大的優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)約優(yōu)質(zhì)材料，塑造光滑平整的涂層表面，改善基體表面的抗汽蝕、磨蝕性能。

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