淺析火焰噴焊涂層缺陷補(bǔ)救方法

顧海成

摘 要：本文敘述層流輥火焰噴焊常見的涂層缺陷及缺陷修補(bǔ)方法的研究過程。通過對(duì)層流輥缺陷補(bǔ)救結(jié)果的檢驗(yàn)，說明該補(bǔ)救方法是一項(xiàng)可以廣泛推廣的修補(bǔ)新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：火焰噴焊；缺陷；補(bǔ)救方法

中圖分類號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

層流輥是馬鋼CSP生產(chǎn)線上的重要組成部分，采用“兩步法”火焰噴焊技術(shù)對(duì)其進(jìn)行表面強(qiáng)化，使表面具有耐腐蝕、抗高溫氧化和耐磨性，滿足其使用性能。但在制造過程中，噴焊層很容易出現(xiàn)各種類型的表面缺陷，為了補(bǔ)救缺陷，我們對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)。

1 表面缺陷種類

1.1 噴焊層表面呈波紋狀

產(chǎn)生的主要原因是重熔溫度過高，導(dǎo)致涂層造成流淌，使得噴熔層成形差，出現(xiàn)波浪狀、不光滑，影響表面平整程度，潤濕性也明顯變差，會(huì)產(chǎn)生卷邊現(xiàn)象，如圖1所示。

1.2 噴焊層中有氣孔

主要原因是重熔溫度過低，重熔時(shí)噴槍前移速度過快，熔渣尚未安全浮出而熔池已開始凝固，于是便形成夾渣，此時(shí)噴熔層不能與基材實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，涂層容易脫落，結(jié)合強(qiáng)度低，如圖2所示。

1.3 輥身彎曲

主要因?yàn)橐皇禽佋谑軣徇^程中產(chǎn)生塑性變形，如使用頂針等夾具，松懈不及時(shí)，輥身就會(huì)彎曲；二是冷卻過快，受熱不均勻引起的。

1.4 重熔槍噴炸造成合金層表面坑型缺陷

產(chǎn)生原因是氧氣和乙炔的壓力與流量有大的波動(dòng)或者重熔槍口有積碳，引起槍口噴炸，造成熔融表面坑型缺陷，如圖3所示。

1.5 噴焊過程，控制不當(dāng)易產(chǎn)生冷裂紋

主要是噴焊層與底層的熱膨脹系數(shù)不同。如果噴粉后不能立即重熔，且重熔前預(yù)熱溫度不夠，重熔后冷卻速度過快，都易產(chǎn)生冷裂紋，如圖4所示。

2 補(bǔ)救實(shí)驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

2.1.1 待補(bǔ)救層流輥

缺陷層流輥數(shù)量：5件；型號(hào)：Φ300×2300；噴焊層材質(zhì)：Ni 60合金；毛坯尺寸Φ298，噴焊后輥徑Φ300.80-301，每件缺陷數(shù)量≥1，缺陷處深度一般在h<1mm，每根輥?zhàn)尤毕莞鞑幌嗤謩e為夾渣、裂紋、凹坑、彎曲、波紋。

2.1.2 補(bǔ)救設(shè)備

630車床、噴砂機(jī)、噴粉槍、重熔槍及相關(guān)旋轉(zhuǎn)裝置及鎳60合金粉。

2.2 補(bǔ)救方法

2.2.1 缺陷的清除

（1）坑型缺陷和表面波紋狀缺陷的清除

上630車床對(duì)層流輥以輥面找正，車盡缺陷后表面粗糙度達(dá)12.5 mmRa左右，徑向長度滿足加工刀具所要求的最小寬度和坑型缺陷最大周長，并在車削交界處車30°～45°度斜坡，如圖5所示。

（2）夾渣的清除

上630車床對(duì)層流輥以輥面找正，對(duì)局部夾渣缺陷，采用局部車至Φ299并在車削交界處車30-45度斜坡；對(duì)整輥夾渣缺陷，采用整輥車至Φ299。

（3）輥身彎曲

上630車床對(duì)層流輥以輥面找正，標(biāo)注跳動(dòng)最高點(diǎn)，將整輥加熱到600℃～650℃，高點(diǎn)在上靜止一段時(shí)間（可通過實(shí)驗(yàn)求得）后，旋轉(zhuǎn)緩冷。彎曲一般用此方法都能矯直。

（4）冷裂紋

用超聲波探傷檢測裂紋深度，上630車床對(duì)層流輥以輥面找正，車去裂紋缺陷，并在車削交界處車30°～45°斜坡。

2.2.2 預(yù)熱噴砂

對(duì)待補(bǔ)救部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的目的是為了提高噴涂粒子與待修補(bǔ)表面接觸時(shí)的界面溫度， 消除輥面的水分和油污。為了使涂層與基體合金層很好地結(jié)合，對(duì)待修補(bǔ)表面進(jìn)行兩次噴砂，增大涂層與待修補(bǔ)表面的機(jī)械咬合力， 使表面更加活化，以提高涂層與待修補(bǔ)表面的結(jié)合強(qiáng)度。噴砂面積必須覆蓋整個(gè)待補(bǔ)救表面，徑向長度過斜坡為車表面50mm左右。

2.2.3 噴合金粉

噴砂之后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)入噴粉工序，噴粉采用氧乙炔焰，選擇中性偏氧化火焰，對(duì)噴砂表面均勻噴粉，如圖6所示。

2.2.4 重熔

重熔是缺陷補(bǔ)救的重要環(huán)節(jié)。將整輥加熱至800℃以上，從靠近倒角的一端，對(duì)局部的合金粉進(jìn)行重熔。重熔時(shí)要靠操作者觀察噴涂層表面狀態(tài)及顏色的變化來控制和調(diào)節(jié)重熔溫度。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，加熱溫度對(duì)熔化涂層在工件表面的潤濕效果有明顯影響，重熔溫度升高，熔化涂層的表面張力降低，使液態(tài)涂層容易鋪展，提高了涂層的潤濕性。當(dāng)噴涂層在火焰的加熱下逐漸變亮，并出現(xiàn)“鏡面反光”時(shí)，即表明噴涂層已經(jīng)熔融，此時(shí)熔渣上浮，合金層與基體發(fā)生冶金反應(yīng)，應(yīng)將火焰立即移到其他部位，使合金粉熔化后形成平整面，如圖7所示。

2.2.5 修補(bǔ)后涂層檢驗(yàn)

對(duì)修補(bǔ)部位進(jìn)行超聲波探傷和車削檢驗(yàn)，合金粉和基體融合處未發(fā)現(xiàn)有缺陷存在，表明合金粉和合金層在重熔時(shí)發(fā)生了冶金反應(yīng)，相互融合。

3 結(jié)果分析

通過對(duì)火焰噴焊涂層缺陷補(bǔ)救結(jié)果的研究，確定一種確實(shí)可行的新技術(shù)，具有投資少、見效快、經(jīng)濟(jì)效益高等顯著特點(diǎn)，為國家減少能源的浪費(fèi)，為企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益。

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