五 堆焊与热喷涂技术PPT课件

.第1、5章表面处理和热喷涂技术，5.1表面处理技术5.2热喷涂技术，2，概述，表面处理：借用金属材料表面厚膜变形的焊接方法。对于最初由普通材料制成的零件，可以焊接一层合金，以大大提高或提高性能。表面处理还包括修复方法、5.1表面处理技术、3，表面处理是焊接工艺，表面处理具有其物理特性和冶金工艺中焊接的一般规律，原则上现有焊接方法均可用于焊接。表面处理技术的进步是想采用更小的母料稀释、更高的熔化速度和优秀的表面层性能，即高质量、高效率、低稀释率的表面处理技术。4，金属表面表面的表面处理特性，1 .表面处理的目的是用于表面改性，因此表面材料和基体经常非常不同，具有异种金属焊接的特性。2.表面层与整个零件相比仍然是薄层，因此它对整体强度的贡献不如普通焊接那么严格，只要能承受表面耐磨性等要求就行了。表面层和基体的结合力也不太苛刻，可以满足于一般的冶金结合，但必须保证在工艺中基体的强度受损或损伤可以在容限内控制。5，3。为了保证表面层本身的高性能，需要尽可能低的稀释率。4.焊接用于加强特定表面，因此希望焊接层尽可能平整均匀。为此，表面材料和矩阵需要尽可能好的润湿性和尽可能好的平整性。6，表面处理方法比其他表面处理方法的优点，(1)表面层与基板金属的结合冶金，强度高，抗冲击性好。(2)表面层金属的成分和性能调节方便，常用的手动弧焊表面条或药芯焊丝调节公式方便，可以设计各种合金系统以适应不同的工作条件。(3)表面层厚度大，一般表面层的厚度可在2 3内调整，更适合严重磨损条件。(4)表面处理方法性能比高，工件的基板用普通材料制造，表面使用高合金表面层，不仅可以节省制造成本，还可以节省大量贵金属。7，表面应用1)工件大小还原2)抗磨损3)防腐蚀表面处理，高铬铸铁表面电极，钴基D842电极，8，电火花沉积表面冷焊机，9，辊压机耐磨堆焊材料，普通锰表面电极，10，2，异种金属焊接(表面处理)理论，一，融合区的形成和结构1。称为熔合区域的熔合区域通常包括熔合线和结晶层以及扩散层的过渡段。焊接完全冷却后，融合区域的一部分由基本金属构成，另一部分由焊接金属构成。2.融合区的结构特征两种金属尽管有不同的合金特性，但如果它们的晶格相同，那么基体金属和焊接金属的融合区是相互兼容的。熔区形成过程对于不同组织类型的钢更为复杂。铜焊金属晶格的周期根据结晶的方向和大小，如果不超过9，就不能制造共同结晶。从一个晶格转换到另一个晶格的单原子层总是出现在受到特定应力的融合区域内。在手动电弧焊接中，过渡层的平均厚度约为0.4 0.6，对于潜水弧，平均厚度约为0.25 0.5。11，扩散过渡层，表面处理过程中固体基质金属和液体金属相互作用，在融合区会发生一定程度的不同扩散。扩散速度的大小取决于温度、接触时间、浓度梯度和原子的移动速率。扩散形成的扩散过渡层经常会破坏焊接层的性能。如果基本金属与焊接金属的成分有很大差异，则在焊接金属熔合线附近形成了构成变化的区域扩散过渡层。在融合区内形成扩散过渡层，钢中这种扩散运动能力最强的是碳。，12，3表面合金的类型和特性，表面合金的类型，1。低碳低合金钢：的性能特点是碳量小于0.3，合金元素总量小于5:2。中碳低合金钢：特性为碳含量0.3 0.6 : 3。高碳低合金钢：特性为碳含量0.7:低应力磨料磨损部件(例如推土机铲刀片等)使用的高硬度，不会受到冲击或弱冲击。4.铬钼、铬钨热稳定钢：性能为碳含量0.5:13，5。高铬钢：性能特性为Cr13系列，包含碳0.1:组织为马氏体铁素体。具有腐蚀介质的磨料磨损或金属间磨损的耐磨性和耐蚀性很好。6.奥氏体高锰钢和铬锰钢：特性Mn含量大于12，铬锰钢具有良好的耐蚀性，Mn13可能影响相变。用于矿石桶、碎石机等严重冲击条件的零件。7.奥氏体镍铬钢：性能特性是在Cr18Ni8中添加s、Mo、v、Mn、w等元素，以提高耐蚀性和耐热性。用于阀门、板材、石油化学工业的核反应堆、容器等防腐或耐热焊接。高速钢：性能为碳含量0.7 1.0，Cr 3.8 4.5 : W17 19 1.0 1.5是用于刀具修复焊接的主要合金元素。9.马氏体合金铸铁：特性为碳含量2%到4%，基于白色铸铁添加w、Cr、Mo、Mn、Ni等元素。合金的总量为15%到20%。用于低应力磨料磨损。14，10。高铬合金铸铁：加入Si、Mn、Ni、Mo、b等合金，效能为1.5%至4.5%碳、22%至32%铬。用于低应力高硬度磨料腐蚀。11.碳化钨合金：性能特性超过WC45%，细分WC必须在表面处理过程中避免熔化，实现最佳抗磨损特性。矩阵可以是铁基、镍基或钴基。12.钴基合金：含钴30%到70%，cr25 33，w3%到25%，钴基合金具有最佳综合特性。主要用于重要的高温、冲击、热疲劳、磨损工件。13.镍基合金：Ni-Cr-B-Si表面合金表面处理时，润湿性好，流动性好，表面金属硬度为HRC 50 60。用于抗磨损表面处理。Ni-Cr-Mo-W具有强硫腐蚀防护功能14，用于防腐表面处理。铝合金铝青铜、锡青铜、硅青铜、黄铜、白铜、铜等用、15，选取表面材料，16，4表面处理方法，1，手动弧焊(1)要使用小电流、短弧长、慢速度方法，焊接电流必须比常规电极小10 15%:(2)为了防止表面层的裂纹，直接与沉淀物、灰尘、矿石，17、主要措施如下：为了确保表面层的性能，选择了与基体材料的线膨胀系数相似的表面合金，以减少具有不同膨胀系数的热应力。预热、中间除氢热处理、焊接后低速冷却工艺、预热温度可根据表面金属的碳当量决定。18、(3)表面金属或母材硬度高时，先在基板上用不锈钢或镍基合金等表面过渡层焊接固体，然后在过渡层焊接，对防止裂纹有效果。(4)对于放置较大的工件，要避免变形，应使用专用机床。您也可以使用防止预制变形的方法。对于具有低应力磨料磨损条件的工件，在基座表面焊接网状焊道可获得高磨损抗力，从而降低成本，防止变形过大。，19，氧-乙炔表面处理，(1)焊接前工件表面的油，除锈。(2)平整工件，防止铁水外流。(3)用炭化火焰将工件表面加热到半熔融温度，即“出汗”状态，此时添加表面材料处理表面。焊接时，注意不要完全熔化母料，形成熔池。(4)表面处理时，焊接铁和熔化区域应位于减少火焰的保护装置上，为了防止表面金属氧化，不能快释火焰。(5)单层焊接一般在厚度2 3厘米处，厚度不足时多层焊接，必要时再溶解表面层，消除表面缺陷。氧-乙炔火焰温度低(3050 3100)，火焰加热面积大，稀释率低(1:氧-乙炔火焰适用于碳化钨管钢丝焊接，特别是表面处理时WC粒子不能熔化，才能最大限度地发挥WC的耐磨性。20，几种表面处理方法的特性比较，21，5.2热喷涂，1 .概述1.1热喷涂1.2热喷涂技术分类1.3热喷涂技术的特点2。热喷涂基本理论3。热喷涂工艺，22，23，热喷涂方法的种类，导线火焰喷涂栏火焰喷涂粉末火焰喷涂，超音速火焰喷涂粉末火焰喷涂，大气等离子喷涂真空等离子喷涂保护气氛等离子喷涂水分稳定等离子喷涂超音速等离子喷涂，气体燃烧热源，气体放电热源，电热源，激光热源，电弧喷涂，等离子喷涂，等离子喷涂，等离子喷涂，24，25，热喷涂方法的种类，线火焰喷涂条火焰喷涂粉末火焰喷涂，超音速火焰喷涂粉末火焰喷涂，大气等离子喷涂真空等离子喷涂保护气氛等离子喷涂水稳定等离子喷涂超音速等离子喷涂，气体燃烧热源，气体放电热源，电热源，激光热源，电弧喷涂，等离子喷涂，等离子喷涂焊接，等离子喷涂，26，使用各种可燃气体燃烧释放的热喷涂，被称为火焰喷涂。火焰喷射的历史最长，设备最简单，投资最少，现在也被广泛使用。一般在高温下不会严重氧化，在2760以下不会升华，在2500以下可以熔化的材料可以使用火焰喷射形成涂层。根据火焰特性和喷涂材料的形态，可分为钢丝火焰喷涂、棒材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、超音速火焰喷涂、粉末火焰喷涂焊接。气体燃烧热源，27，热喷涂方法的种类，线火焰喷涂条火焰喷涂粉末火焰喷涂，超音速火焰喷涂粉末火焰喷涂，大气等离子喷涂真空等离子喷涂防护大气等离子喷涂，水分稳定等离子喷涂，气体燃烧热源，气体放电热源，电热源，爆炸热源，激光热源，电弧喷涂，等离子喷涂，等离子喷涂焊接，28，29，热喷涂方法的种类，线火焰喷涂条火焰喷涂粉末火焰喷涂，超音速火焰喷涂粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂焊接，大气等离子喷涂保护气氛等离子喷涂水分稳定等离子喷涂，气体燃烧热源，气体放电热源，电热源，爆炸热源，激光热源，电弧喷涂，等离子喷涂，冷凝器喷焊，30，通过突然爆炸的热量加热熔体喷射材料，加速熔体。气体重复爆炸喷雾：将一定比例的乙炔和氧气的混合物和喷雾粉末同时发送到爆炸喷枪，利用搅拌机点燃爆炸而产生的热量将粉末加热熔化，喷射到基体表面，形成涂层。爆炸喷涂，线爆炸喷涂：使铁丝突然通过强大的电流，由于电热能量，铁丝爆炸成粒子，附着在基板表面，形成涂层。，31，热喷涂方法的种类，线火焰喷涂条火焰喷涂粉末火焰喷涂，超音速火焰喷涂粉末火焰喷涂，大气等离子喷涂真空等离子喷涂保护气氛等离子喷涂水分稳定等离子喷涂超音速等离子喷涂，气体燃烧热源，气体放电热源，电热源，爆炸热源，激光热源，电弧喷涂，等离子喷涂，等离子喷涂焊接，32，33，热喷涂技术的优点，(1)喷涂材料种类多，金属、合金、陶瓷；塑料，尼龙。(2)可用于多种基质金属、陶瓷、玻璃、石膏、木材、布、纸等几乎所有固体材料。(3)喷涂方法很多，选择适当的方法，几乎可以将多种材料洒在所有固体表面，赋予普通材料耐磨、耐腐蚀性、耐氧化性、高温、隔热导电、绝缘、密封、减摩、辐射、电子发射等多种特性，以节约宝贵材料，提高产品质量，降低生产成本，满足各种工程和尖端技术的需要。34，35，热喷涂技术和热喷涂技术有一定差异。热喷涂使用热源加热喷雾材料，使其熔化或软化，依赖热源本身的动力或额外压缩气流，将熔化的喷涂材料喷涂成微粒，或推进熔化的粉末颗粒，形成快速运动的颗粒流，粒子喷射在基板表面形成表面涂层。热喷涂焊接与喷涂工艺同时，或在喷涂层形成后，加热金属底座和涂层，使涂层在基体表面熔化。在熔化的涂层和基板之间形成一定的相互扩散过程，形成类似于焊接连接的冶金结合。热喷涂焊接，36，5.2热喷涂，1 .概述2 .热喷涂的基本理论2.1喷涂涂层的形成机制2.2飞行中粒子流2.3涂层的组成和结构2.4涂层的结合机制3。热喷涂工艺，37、喷层的形成机理，38、在喷涂材料的加热熔化阶段粉末喷涂阶段，在热源生成的高温区域，将喷涂粉末加热到熔化或软化状态；在钢丝喷涂时，当钢丝末端进入热源产生的温度场高温时，熔化的液态金属很快被加热，以液态形式存在于钢丝末端。39，喷涂涂层形成机理，加热熔化，40、喷涂材料的加热熔化阶段粉末喷涂时，将喷涂粉末在热源上产生的高温区域加热到熔化或软化状态；在钢丝喷涂时，当钢丝末端进入热源产生的温度场高温时，熔化的液态金属很快被加热，以液态形式存在于钢丝末端。可溶性雾化阶段粉末喷涂时熔化或软化的粉末，在没有粉末粉碎或喷雾过程的情况下，通过压缩气流或热源本身的射流向前喷射；在钢丝喷涂时，钢丝末端的水滴起到压缩气流或热源自身射流的作用，克服了表面张力，从钢丝末端逸出，通过喷射向前喷射微细熔体。41，喷射层的形成机理，加热熔化，雾化，42，粒子的飞行阶段离开热源高温区域的熔化状态或软化状态的小粒子，通过气流或喷射的推进向前喷射，到达基板表面的前阶段都属于粒子的飞行阶段。在飞行过程中，随着距喷嘴的距离增加，粒子发生以下变化：粒子首先由气流或射流加速，飞行速度从小到大，到达一定距离后，飞行速度逐渐变小。具有一定温度和飞行速度的这些粒子到达基板表面后进入喷射阶段。43，喷涂涂层形成机制，加热熔化，雾化，飞行，44，在粒子的喷射阶段，到达基体表面的粒子具有一定的温度和速度，粒子的大小范围从数十微米到数百微米，速度为每秒几十到数百米。碰撞前粒子温度是由粒子组件确定的熔点温