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等离子喷涂工艺参数

更新时间  2018-11-02 13:43:59 阅读

等离子喷涂的参数主要包括工作气体的组成和流速、电气参数、送粉量、喷涂距离和喷涂角度、喷枪和工件的相对移动速度。

1、气体参数(流量)

主要气体的流动是重要的工艺参数之一,它直接影响等离子火焰的焓和速度,进而影响喷涂效率和涂层孔隙率。当喷涂功率恒定时,主气流过大或过小都会导致喷涂效率降低和涂层孔隙率增加(热喷涂和再制造)。如果气体流速太大而离子浓度降低,则过量气体会冷却等离子体的火焰流,这不利于粉末的加热,粉末没有充分熔化,喷涂效率降低,涂层结构松散,孔隙率增加;否则,主要气流太小。它会使火焰流动变弱和变弱,工作气体中二次气体的相对含量增加,喷射热量和温度升高,喷涂粉末过度熔化。

等离子喷涂工艺参数

二次气体流量的变化主要反映在喷涂电压的变化中。

粉末进料的压力和流速也对涂层质量有很大影响。对于外部粉末喷枪,粉末进料气体对涂层质量的影响特别严重。如图所示,粉末压力和流速太小而不能使粉末难以到达火焰流的中心。如果它太大,粉末将通过射流的中心,导致严重的“边界效应”,导致涂层松散和粘合强度降低。对于内部粉末喷枪,粉末压力和流速太大而不能将粉末送入火焰核心。如果它太小,它将很容易堵塞喷嘴。在严重的情况下,喷嘴将烧坏(热喷涂和再制造)。如果您想将粉末压力和流量大量送入火焰核心,请检查粉末供应系统的气密性以及是否泄漏。

因此,粉末进料的压力和流速应根据粉末的大小来选择。、粉末的比重、粉末的流动性和粉末供应系统的性能、喷射功率和刚性。

2、电气参数

(1)功率输入功率水平必须首先满足熔化粉末的能力。形成涂层粉末所需的热功率应为:

其中:Gf——粉末每单位时间进料量T0,Tm,Tr——粉末原温度、粉末熔点和粉末过热温度;Cs,Cm——粉末固体和熔融比热;Hr——Tr下的熔融粉料增加了热情。

根据等离子体火焰电流能量利用系数ηf,可以估算出喷嘴出口处等离子体的热功率qp:

最后,根据枪效率η,可以估算所需的输入功率P:

式中:0.24——电能转换为热能的系数一般来说,最好使用更高的功率值。等离子喷涂常用的功率为20~35kW,而HEPJet高性能超音速喷涂的功率为45~65kW。(2)电压和电流

等离子弧电压由喷枪和工作气体的结构决定。可以通过调节阴极和喷嘴之间的距离并改变工作气体的组成来调节电弧电压(热喷涂和再制造)。通过选定的喷枪结构和主气流处于固定值,可以通过改变功率调节器和H2流量来调节电压和电流调节。应注意,当电压或电流改变时,主气体的流速也将相应地改变。因此,为了确保稳定的喷涂参数,在调节电压和电流时应调节和保持主空气流量。

确定功率后,应尽可能使用较高电压和较低电流,这有利于提高喷枪的热效率。

3、喷涂距离

喷涂距离是从喷嘴的端面到基板表面的直线距离。粉末在等离子体火焰流中加热和加速需要一段时间。因此,应该有合适的喷涂距离。如果喷涂距离太近,粉末加热时间短,冲击变形不充分,涂层质量会受到影响。等离子火焰流动和温度的影响迅速上升。、显示严重氧化,导致涂层脱落(热喷涂和再制造)。如果喷涂距离太远,加热到熔融状态的粉末在与零件接触时会被冷却,飞行速度也会开始下降,这也会影响涂层质量,喷涂也是如此效率将大大降低。等离子喷涂的喷涂通常为70-150mm。

4、送粉率

粉末进料速率是指每单位时间进料的粉末量,这直接影响喷涂效率和涂层质量。送粉量应与热源参数相匹配。对于相同等级和相同粒径的粉末,应在不同的粉末进料速率下施加不同的输入功率。当粉末进料量恒定时,如果热源功率参数太小,粉末熔化不良,涂料中的粉末经常混合,粉末在撞击工件时不会变形,并且粉末反弹更多损失,沉积效率低。涂层质量下降。相反,如果热源功率参数太大,虽然粉末的熔化和冲击变形良好,但粉末被严重氧化和烧蚀,涂层含有更多的烟灰,熔化的颗粒飞溅严重,这也减少了沉积效率和涂层质量。掉落(热喷涂和再制造)。因此,对于具有一定粒度组成的某一等级的粉末,应调整粉末供给量和热源参数。

5、喷涂角度

喷涂角是指喷涂射流轴与基板表面的切线之间的角度。喷涂角度通常为60°至80°,喷涂角度不小于45°,这对涂层的结构和沉积效率没有太大影响。通常认为当喷射角小于30°时不允许喷涂。

当喷涂角度太小时,细粉末颗粒粘附到喷涂表面,阻碍继续喷射的颗粒,结果,在其后面形成“料仓”,从而形成具有许多的多孔涂层。不规则的空洞。(热喷涂和再制造)。这种空隙不仅削弱了涂层的强度,而且还积聚了来自喷射流的含有高氧化物的细小物质,改变了涂层的化学组成。“暗影效应”示意图

当喷涂角小于45°时,会发生喷涂的“遮蔽效应”,影响涂层的层间粘合,并大大降低涂层与基材之间的粘合强度。

6、喷涂工件的预热和温度控制

预热应在冬季钻孔喷涂之前或更复杂的部分、进行。预热温度通常在80~150℃之间。目的是除去基材表面上的水分。、改善了衬底表面的激活状态。、降低了喷涂颗粒到基板表面的冷却速率。、减轻了喷涂颗粒冷却过程中产生的热应力。

在喷涂过程中控制喷涂工件的温升。必须将整个工件的温度控制在200°C,并防止喷涂部件局部过热。局部过热对涂层的影响大于整体过热,特别是在制备非常容易开裂的陶瓷涂层时(热喷涂和再制造)。辅助鼓风机冷却通常用于控制工件的温度。

7、喷枪的速度

枪移动的速度通常基于束斑的直径。由于喷涂工艺方法不同,束斑直径不同,通常为腺斑的30%~50%,不小于30%。在确定喷枪的速度后,它与工件的旋转速度相匹配,使得每个喷涂的涂层厚度达到所需的厚度。喷枪的速度或喷枪与工件在一定量粉末进给下的相对速度是缓慢而快速的,这意味着喷枪扫过工件区域或喷涂的厚度每单位时间一层,所以实际调整喷枪的速度就是控制每个喷涂层的厚度。每个喷涂的厚度不应太厚。通常,对于厚度为0.15mm或更小的薄涂层,每个喷涂的涂层厚度不应超过0.02mm(热喷涂和再制造)。另外,喷枪的移动速度也会影响工件的温升。为了防止基体的局部温升过高,热变形或热应力过大,可采用略微提高工件线速度的方法来加快喷涂的移动速度枪。

8、喷涂气氛控制

在喷涂过程中,飞行粒子与气体或大气反应,在涂层中产生氧化物夹杂物,这与热源的大气和大气环境的影响(热喷涂和再制造)有关。使用一些低压气氛喷涂可以提高颗粒的氧化程度,如低压等离子喷涂,可用于制备可氧化金属及其合金材料涂层;惰性气体用于保护粒子束。

在整个喷涂环境中,灰尘是不可避免的。有必要在整个环境中做好通风和除尘,并尽量减少夹杂物对涂层的影响。


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