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                              等離子噴涂的參數與噴涂間距
                              瀏覽: 發布日期:2020-05-22
                              等離子噴涂的參數首要有工作氣體的成分和流量、電參數、送粉量、噴涂間距和噴涂方向、噴槍和產品工件的相應移動速度等。
                               
                              1.等離子噴涂參數之氣參數(流量)
                               
                              主氣的流量是重要的工藝參數的一種,它直接干擾到等離子焰流的熱焓和速度,繼而干擾噴涂效率和涂層孔隙率等。當噴涂功率相應時,主氣流過量或過小均會導致噴涂效率的降低和涂層孔隙率的提升(熱噴涂與再制造)。氣流過量,離子濃度降低,過量的氣體會冷卻等離子的焰流,有損粉末的加熱,粉末熔化不充足,使噴涂效率降低,涂層組織疏松,孔隙率提升;相反主氣流量過小,會使焰流軟弱無力,次級氣在工作氣體中的相應含量提升,造成射流熱焓和溫度的增強,使噴涂粉末過熔。
                               
                              次級氣的流量變化首要反映在噴涂電壓的變化上。
                               
                              送粉氣的壓力和流量對涂層品質的干擾也非常大。對外送粉噴槍而言,送粉氣對涂層品質的干擾特別比較嚴重。如圖所示,送粉氣壓力和流量過小會使粉末很難做到焰流中心,過大則會使粉末穿過射流中心,造成比較嚴重的“邊界效應”,導致涂層疏松,相結合強度降低。
                               
                              針對內送粉噴槍而言,送粉氣壓力和流量過大相同不能把粉末送入焰心,若過小,則易造成堵塞噴嘴,比較嚴重時則會燒壞噴嘴(熱噴涂與再制造)。若要非常大送粉氣壓力和流量才能把粉末送入焰心,則須檢查供粉系統的氣密性,是否漏氣。
                               
                              所以送粉氣的壓力和流量應按照送粉量的大小、粉末的比重、粉末的流動性以及供粉系統的性能、射流的功率和剛性來選擇。
                               
                              2.等離子噴涂參數之電參數
                               
                              (1)功率
                               
                              輸入功率大小首先要滿足能夠將粉末熔化較好。產生涂層的粉末所需的熱功率應是:
                               
                              式中:Gf——單位時間的送粉量
                               
                              T0,Tm,Tr——粉末原始溫度、粉末熔點和粉末過熱的溫度;
                               
                              Cs,Cm——粉末固態和熔態的比熱;
                               
                              Hr——熔融粉末材料在Tr下的熱焓增量。
                               
                              按照等離子焰流能量利用系數ηf,可估算出噴嘴出口處等離子體的熱功率qp:
                               
                              最后按噴槍效率η,可估算出所需輸入的功率P:
                               
                              式中:0.24——電能轉變為熱能的系數
                               
                              通常情況下,選用較高的功率值比較好。通常情況下等離子噴涂較常用的功率為20~35kW,而HEPJet高效能超音速等離子噴涂較常用的功率為45~65kW。
                               
                              3.等離子噴涂參數之噴涂間距
                               
                              噴涂間距是指噴嘴端面到基體表層的直線距離。粉末在等離子焰流中加熱和加速都需用過段時間,所以應該有一個適合的噴涂間距,噴涂間距過近,會因粉末加熱時間短,撞擊變形不充足而干擾涂層品質,還會使零件受等離子焰流的干擾而溫度升高快、出現比較嚴重氧化,造成涂層脫落(熱噴涂與再制造)。噴涂間距過遠又會使已經加熱到熔融狀態的粉末在與零件接觸時冷了下去,飛行速度也逐漸降低,相同干擾涂層品質,噴涂效率會明顯降低。等離子噴涂的噴涂通常為70-150mm。
                               
                              4.等離子噴涂參數之送粉速率
                               
                              送粉速率指單位時間的送粉量,它直接干擾到噴涂效率和涂層品質。送粉量應當與熱源參數相匹配。針對同種牌號同種粒度的粉末,在不一樣的送粉量下,應當施加不一樣的輸入功率。當送粉量一致時,假如熱源功率參數過小,則粉末熔化不良,涂層中夾雜的生粉多,粉末撞擊產品工件時變形不充足,并有較多的粉末彈跳損失,沉積效率低,涂層品質降低。相反若熱源功率參數過大,雖然粉末的熔化和撞擊變形較好,但粉末受熱氧化燒蝕比較嚴重,涂層中夾著較多的煙塵,熔化粒子飛濺比較嚴重,相同會使沉積效率降低,涂層品質降低(熱噴涂與再制造)。所以,針對相應牌號相應粒度組成的粉末,送粉量的大小和熱源參數要相適應。
                               
                              5.等離子噴涂參數之噴涂方向
                               
                              噴涂方向指的是噴涂射流軸線與基體表層切線的夾角。噴涂方向通常情況下為60°~80°,噴涂方向不小于45°時,對涂層的結構和沉積效率并不會造成太大的干擾。通常情況下指出,噴角小于30°是不允許噴涂的。
                               
                              當噴涂方向過小,細小的粉末微粒粘結在噴涂表層上時,阻礙繼續噴上去的粒子,結果在其后邊產生一類“掩體”,這種就會產生具有許多不規則空穴的多孔涂層(熱噴涂與再制造)。這種孔穴不僅減弱涂層強度,同時會從噴射流中聚集含有高氧化物的細微物質,轉變涂層的化學成份。
                               
                              6.等離子噴涂參數之噴涂產品工件的預熱與溫度控制
                               
                              在冬天或結構較復雜的零部件、內孔件噴涂前先做好預熱,預熱溫度通常情況下在80~150℃之間。目標是以便除去基體表層的潮氣、改善基體表層的活化狀態、降低噴涂顆粒至基體表層時的冷卻速度、減輕噴涂粒子冷卻時造成的熱應力等。
                               
                              噴涂產品工件在噴涂流程中要調節溫升。既要調節整個產品工件的溫度,最高不超過200℃,更要防止噴涂部位局部過熱。與整體過熱相比,局部過熱對涂層的干擾更大,特別在制備陶瓷涂層時,涂層非常容易開裂(熱噴涂與再制造)。通常選用輔助吹風冷卻來調節產品工件的溫度。
                               
                              7.等離子噴涂參數之噴槍的移動速度
                               
                              噴槍移動速度通常情況下以束流斑點的直徑為依據。因為不一樣的噴涂工藝方式,其束流斑點直徑是不一樣的,通常取壓蓋斑點的30%~50%,不能小于30%。噴槍的移動速度確定后還要與產品工件的旋轉線速度相匹配,使每遍噴涂的涂層厚度做到要求。
                               
                              在相應送粉量下噴槍移動速度或噴槍與工件的相對速度的慢與快,代表著單位時間內,噴槍劃過工件面積的多少或每一次噴涂層的厚度,所以調節噴槍的移動速度實際上是控制每一次噴涂層的厚度。
                               
                              每一次噴涂的厚度不宜太厚。通常狀況下,針對使用厚度在0.15mm以下的薄涂層,每一次噴涂的涂層厚度不要超過0.02mm(熱噴涂與再制造)。除此之外噴槍移動速度對工件的溫升也有影響,為不使基體局部溫升過高而造成熱變形或熱應力過大,可采取略提高工件線速度的方法來加快噴槍的移動速度。
                               
                              8.等離子噴涂參數之噴涂氣氛控制
                               
                              噴涂流程中,飛行的顆粒會與燃氣或大氣等接觸發生化學反應,造成涂層中含有氧化物夾雜,其造成與熱源的氣氛和大氣環境的影響都有關系(熱噴涂與再制造)。選用一點低壓氣氛噴涂可改善粒子的氧化水平,例如低壓等離子噴涂,它可用作制備易氧化的金屬及其合金材料涂層;選用惰性氣體對粒子束開展防護。
                               
                              全部噴涂環境中,粉塵是不可避免的,要搞好全部環境的通風除塵工作,較大水平上減輕涂層中的夾雜給其產生的影響。
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