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热喷涂(焊)加工产品 3 B" b; q X8 Z% y3 R6 Z1 p! P; Y
- @1 d8 ^8 L3 U' K: j I5 v1.什么是热喷涂(焊)？有哪些用途？ ' P# Y' h6 _) A8 X
热喷涂(焊)是一种对机械零件进行表面处理、防护和修复的新工艺。对提高零件耐热、耐磨、耐腐蚀性能或代替优质材料制造耐热、耐磨、耐腐蚀零件，对延长零件的使用寿命、恢复零件尺寸，都有着极其显著的意义。 % e. ?4 Y" t0 j5 t; }
热喷焊是使用氧一乙炔火焰，将熔点为950℃～1200℃的自熔性合金粉末，喷敷到工件表面上，与基体表层一起熔化，焊层与基体呈冶金结合。热喷焊按操作方法不同可分为喷焊一步法和喷焊二步法。一步法是将粉末喷洒和熔化交替进行一次完成，该法输入的工艺热量少，工件变形小，适用于损坏零件的局部补修、连接；二步法是先喷洒粉末后熔化分开进行，该法对整个零件热干扰较大，适用于大面积保护性覆盖及修复工作。
1 o9 M0 z) J% r( F, Q- p( h) B热喷涂是使金属、合金、金属陶瓷和陶瓷材料熔融或部分熔融，并获得高的动能，成为雾化微粒，喷向经过清理的工件表面，形成牢固的附着层。热喷涂又称冷喷焊，按喷涂层的作用可分为保护性热喷涂、功能性热喷涂和修复性热喷涂。热喷涂的特点是喷洒后不需进行重熔，整个喷涂过程均保持低温，零件温度低于250℃，不会引起零件变形，对零件表层的组织和力学性能影响很小，适用于除紫铜外的所有金属材料及陶瓷。常用的热喷涂方法见表9-1。
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热喷涂(焊)工艺广泛应用于机械、造船、石油、矿山及航空航天工业中，如火箭发射时喷嘴要经受3000℃以上的高温和气流侵蚀，其表面必须喷涂一层能耐这种高温的材料钨，比未喷涂的喷嘴寿命提高100倍以上。5 U1 N4 x& e1 ?0 W3 \: O9 z
2.热喷涂(焊)材料可分为哪几类？有哪些性能和用途？1 @8 R; O% Y3 N" j
热喷涂(焊)材料的种类很多，按材料形状可分为线状和粉末状两种。粉末材料大致可分为热喷焊用自熔性合金粉末、热喷涂用合金粉末和包复粉末三种，见表9-2～表9-4。粉末微粒直径一般为77～125μm，超细粉末约为5～40μm。火焰喷涂材料通常为金属、自熔合金和金属陶瓷。供电弧喷涂的线材多数为φ1.6～1.8 mm，供火焰喷涂的线材多数为φ2～3mm，材质主要是钢铁或非铁金属。热喷涂用线材见表9-5。
- U5 Q& @4 l- {& {3 V/ |3.热喷涂(焊)材料有哪些切削特点？ 热喷涂(焊)材料大多数是多组合的高温高强合金，经高温高速喷射后表层硬度更高。通常，铜基、铁基粉末喷涂层硬度小于HRC45，较容易切削加工。钴基、镍基粉末喷涂层硬度大于HRC50，较难切削加工。钴包WC、镍包WC、镍包Al2O3。等粉末喷涂层硬度大于HRC65，最难切削加工。从表9-6中可看出合金粉末所含成分及含量对切削热喷涂(焊)层的影响。 另一方面，热喷涂(焊)材料难于切削的原因在于喷涂层很薄又硬，经切削达到要求的精度得到薄薄的一层，起到表面处理、防护或修复的效果。热喷涂(焊)材料的切削特点如下： (1)切削温度高：热喷涂(焊)材料多是由熔点很高而导热系数小的元素组成，兼备了高强度钢、高温合金和淬硬钢的特性。切削时能量消耗大，产生的热量多又不易导出，因此切削温度很高。 (2)刀具耐用度低：热喷涂(焊)层硬度高，有的可达HRC65～70；同时含有许多硬度很高的硬质点，其耐磨性比同等硬度钢高出3～6倍，切削时硬质点起着磨料作用，加剧刀具磨损，耐用度很低。 (3)喷涂(焊)层易剥落：热喷涂(焊)后形成的那层材料，虽与基体材料有一定的结合强度，但热喷涂(焊)层很薄，组织不致密且硬度比基体高，在较大切削力和高的切削温度作用时，特别是刀具后角过小而引起的摩擦力较大时，热喷涂(焊)层易产生局部剥落，应加以防止。 (4)切削时易产生振动：热喷涂(焊)层冷却后会产生收缩，组织不均匀，还可能有微气孔及夹杂等缺陷，表面不平，切削时微观上产生间断切削易引起冲击和振动。 热喷涂(焊)加工产品 4.切削热喷涂(焊)材料时怎样选择刀具材料？: j4 c; C3 M7 N" A% z( B( _. K! }
不同的热喷涂(焊)材料的性能和切削加工性差异很大，选择刀具材料时应针对热喷涂(焊)材料的种类、性能和切削特点来确定。适合切削的刀具材料有：添加TaC(NbC)及超细晶粒硬质合金、陶瓷和立方氮化硼CBN。6 @, S/ p2 k1 j( `1 Y5 f0 C0 i
(1)对于热喷涂(焊)层硬度小于HRC45的铜基、铁基材料，由于硬度较低，较容易切削加工，选用通用的硬质合金刀具材料即可。
; Z" R& `2 n6 U: m(2)对于热喷涂(焊)层硬度为HRC55～65的钴基、镍基合金材料，可选用加工高温合金、高强度钢和淬硬钢等材料所用的硬质合金刀具材料，要求其耐磨性、抗弯强度和冲击韧性较好。常用的有610、643、726、767、YD05、YC12、YM05l、YM052等。7 |" k! W* q# E: _( Z
(3)对于热喷涂(焊)层硬度大于HRC65的钴包WC、镍包WC及镍包Al2O3等材料，应采用硬度在HRA93以上的硬质合金刀具材料。常用的有YG3X、YD05、YC12、YM05l、YM052、600、610等。
. a# K* G9 K$ }' }$ O(4)采用复合陶瓷和立方氮化硼CBN刀具材料，不仅使刀具的耐用度提高，而且切削速度亦可成倍提高。推荐使用的陶瓷刀具材料有SG4、SG5、LT35、LT55等。
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. h7 d8 [# e( N7 X$ }5.怎样对热喷涂(焊)材料进行车削？
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% P6 g+ H: H$ S# o车削热喷涂(焊)材料应根据材料的不同来选用刀具材料，不同的刀具材料对车削的效果影响很大，见图9-l。 - [ ?% N+ @% Z* P4 r% S& A7 d1 Q( m
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(1)刀具几何参数的确定：车削热喷涂(焊)材料应本着增加切削刃强度和刀尖的散热能力来确定刀具几何参数： 2 ?$ y S! k/ ~7 P) R2 X
3 Q% O, k& x: v①前角γO与热喷涂(焊)层的硬度有直接关系，硬度提高，γO减小。粗车时γO≤－5º，如γO=0º或为正值时，应作出负倒棱bγ=(0.7～0.9)f，γO1=－10º～－15º，若采用陶瓷刀具材料γO1可达－30º；精车时γO=0º～8º。 5 j; L& J' ]$ l- w1 ]- @
, M8 C/ ^( K2 [7 I②后角αO。为减小对已加工表面的摩擦，取较大值，一般αO=8º～12º。 9 Y# w) C6 Q) R/ g) j
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③刃倾角λS。为提高刀尖的强度，一般取λS=－5º～0º。 3 M4 o r1 l& ~
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④主偏角Κr和副偏角Κ´r一般Κr≤45º，条件允许的情况下最好取Κr=10º～15º，Κ´r=10º～45º为宜。 6 n( G$ e3 a4 W/ A' \$ t# e
. D0 f8 A& Y! b# U(2)车削用量的确定：选用合适的车削用量是取得较好效果的关键，具体如下：
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①切削深度aP。一般热喷涂(焊)层厚度多数小于等于2mm，常取aO=0.15～0.6mm，表层硬度越高，aP应越小。精车时aP＝0.05～0.1mm。 " ^$ H4 l. G& L' F Z/ I
& Y# k! |! k. h3 j* W: u7 [; @②进给量f。采用大进给量车削，加工表面不会产生麻点和剥落现象。一般f=0.1～1mm/r，精车时f应小些。若采用圆形刀片，当f=0.5～0.7mm/r时表面粗糙度Ra可达2.5～1.25μm；若f=0.3～0.4mm/r时，Ra可达1.25～0.63μm。 . c+ D9 Q2 F9 g4 C( I
T9 A( F a- y& Q* H7 ?- q③切削速度νc。切削速度主要受刀具耐用度T限制，νc过低或过高，T均较低。使用不同的刀具材料，最佳切削速度范围差异很大，使用立方氮化硼CBN刀具材料最佳切削速度约为160～200m/min。
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, D! ~# F9 L6 S% U* @+ }! u使用硬质合金刀具材料，一般取：热喷涂(焊)层硬度小于HRC45时，νc=40 m/min；硬度在HRC65以下时，νc=10 m/min；硬度达HRC65～70时，νc=5～7 m/min。
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对于复合陶瓷和CBN刀具材料可比照硬质合金刀具材料提高1～4倍来选取切削速度。
+ D+ h# Y$ x' j热喷涂(焊)加工产品 6.怎样对热喷涂(焊)材料进行铣削？
2 N4 r% _: q" a, L. I, @, `对热喷涂(焊)材料的平面采用铣削加工的目的，就是逐渐地达到在保证要求的前提下，用铣削代替平面磨削，提高效率。4 |$ o$ `8 O; \9 j( x6 }3 ^
热喷涂(焊)材料的硬度高，其耐磨性很高，铣削时冲击很大，刀具磨损很快，应选用硬度高、耐磨性好、强度高以及耐冲击的硬质合金刀具材料。对于中等硬度的热喷涂(焊)材料宜选用YS30、YS25、798等牌号的合金；对于硬度高的宜选用超细晶粒硬质合金，如YG6X、YM052等。8 t6 n; L2 k- C+ E$ ~
常用可转位端铣刀对热喷涂(焊)材料进行平面加工，其刀具几何参数和切削用量为：γo=20º～-10º，αo=6º～10º，Κr=15º～20º，Κ´r=0º。(修光刃长、bε=1～1.5mm)，λs=-15º～-10º；νC=10～18m/min，ap=0.1～0.3mm，fz=0.3～0.6mm/z。% U2 Z z* W0 t% Y
7.采用金刚石和立方氮化硼磨轮磨削热喷涂(焊)材料时有哪些显著效果？
+ z# G& J4 u: G4 L# H4 k热喷涂(焊)材料常采用磨削方法进行精加工，常见的是平面和外圆磨削。: o. }- Z" T. \
根据磨削加工性，热喷涂(焊)材料可分为两大类：一类是以钼、钨、陶瓷为主体，其特性是硬而脆，用金刚石磨轮磨这类材料与磨硬质合金和陶瓷差别不大；另一类则是以镍、铬、钒、钛、铝、钴、锰、铌为主体，其特性是韧而粘，用立方氮化硼磨轮磨此类材料可以获得显著的效果。表9－7为用不同磨料砂轮磨削热喷涂(焊)材料的效果对比。1 |9 j, {3 Q) p* j. g; B/ s* R) Q
人造金刚石磨料JRC适于磨削高硬度、高韧性的耐磨材料，尤其适于钢结硬质合金、铬镍硼硅、碳化钨系热喷涂(焊)层的加工。在磨削这些材料时，磨轮不易堵塞，磨削温度低，磨轮能长时间保持锋利，磨轮磨损小，磨削表面质量好，很少有烧伤、裂纹及表层组织变化。表9－8是JRC与其他磨料磨削热喷涂(焊)材料的加工效果对比。4 d; Y# f2 i4 \, C7 N
在磨削热喷涂(焊)材料的过程中，应注意保证充分冷却，以免发生磨削表面烧伤或产生裂纹现象。! i5 Q, x7 n+ `6 f
热喷涂(焊)加工产品 8.热喷涂(焊)材料有哪些特种加工方法？% s n" ?8 p. ?
(1)电解磨削法：高硬度热喷涂(焊)材料的磨削，只有在采用金刚石或立方氮化硼磨轮的情况下才能获得较好的效果，但其生产率并不高。采用电解磨削，可使生产率得到很大提高，特别是内孔磨削。) J8 e) ]0 O2 F: h% O
电解磨削是在工件与砂轮间通上直流电，在电解液的作用下，被加工金属表面产生电解作用(电化学作用)，随着电解作用和砂轮的机械磨削作用的交替进行，达到所需的尺寸精度和表面粗糙度。电解磨削使用的砂轮为金刚石青铜结合剂导电砂轮，热喷涂(焊)材料必须能导电，见图9-2。 | 
发表于 2009-5-17 07:18:57
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