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热喷涂技术在汽车零件修复上的重要意义
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随着汽车工业的发展,对零部件的性能提出了愈来愈高的要求,零件的使用寿命亦成为突出的问题,修理工作的作用不单是消极地将损坏了的零件恢复到新品的技术性能,而且还可以用比较经济的手段使零件修复后的性能超过新品。
延长汽车使用寿命的主要障碍,是零件因磨蚀早期失效,磨蚀失效的特点与零件的断裂破坏或过量变形失效不同,后者多造成整个零件报废,其原因常常是由于零件本身材料的机械性能差、或设计不合理、以及制造工艺选择不当所致。这需要从材料、设计、工艺等方面进行解决。而零件磨蚀却只是表面层的损坏及尺寸超限,就其本身而言,仍有继续使用的可能,仅需将表面磨蚀部分修复,使之在尺寸和性能上恢复到原来的状态。对于价格昂贵的重要零件,尤应注意修复,不能只靠更换配件。特别是进口汽车,由于零件品种多,标准不统一,组织配件生产困难较多,有些零件少量配制经济上也不尽合理,因而修复强化的意义更大。
通常采用耐磨蚀材料覆盖磨蚀表面,修复旧件,这样不但可以使失效零件迅速恢复使用,而且可以成倍提高寿命。一般金属材料经过表面强化处理以后,在很多场合可以代替贵重的优质材料,甚至性能和工艺性方面较后者更优越。现代汽车日益向高速、高压、大功率发展,汽车零件的使用工况更加恶劣,在此情况下,只有更多的利用各种表面强化技术,提高零件的表面性能才能解决这一问题。
热喷涂技术正是适应这种需要的一种金属表面强化技术。应用热喷涂技术在零件表面喷敷各种性能的材料(例如镍基、铁基、铜基合金以及铝、钼、锌等金属、或陶瓷等材料),就可以使零件表面其有一些特殊性能如耐磨、耐蚀、扰氧化、绝热、导电、绝缘、密封等。这样可以简便地、大幅度地改善零件表面的工作性能。例如曲轴是汽车发动机的重要零件,当曲轴主轴颈及连杆轴颈磨损超过允许的极限时,就不能再用修理尺寸法修复了,此时如果采用喷涂法修复,不仅可以恢复原来的尺寸,而且其耐磨性还远远大于新曲轴。这不仅可以为国家节约大量钢材,井能提高社会的经济效益,特别是对于某些进口车辆的曲轴,经济效益就更为显著。汽车发动机排气门是一种用量大、易损耗的零件,也是保证发动机工作的可靠性和耐久性的零件之一。其失效形式是磨损、斑腐蚀和局部烧伤等,致使气门关闭不严,发动机动力性下降,油耗增加。目前国产汽车发动机的排气门多采用等钢材制作,这些耐热钢材、有些是要靠进口来供给的。为此,排气门的修复是很重要的。排气门的密封面采用氧乙炔焰喷焊后,其表面就可以获得一层耐高温,耐氧化、耐腐蚀的性能,使用寿命将大大超过新件,根据我们试验,经喷焊、修复后的排气门,装车使用行驶90000km的里程后,阀面仍然完好。
实钱证明,热喷涂技术具有独特的优越性,在汽车修理方面有广阔的应用前景。除上述所例举的曲轴、排气门的修复之外,还有象汽车上的轴类零件、汽缸体、齿轮、键槽等都可以用热喷涂(焊)技术修复,以提高零件的使用寿命。
设备零件的磨损面失效是导致设备老化和发生故障的主要原因。为了延长设备使用寿命,推迟老化过程,过去常用的办法是进行表层渗碳和表面淬火等强化处理。为了进一步提高零件的抗磨损性能、节约材料,降低成本,国内外都在过去的几十年里试验在零件表面覆盖一层耐磨合金。发展到现在便成为热喷涂技术。
热喷涂技术在国内外已成为许多产品制造和修复的适用技术。如美国波音公司制造的747飞机其发动机的许多零部件都采用热喷涂技术,其翻修寿命从4 000小时提高到16 000小时。目前国内采用等离子喷涂工艺的单位已有几百个,采用火焰喷涂的单位则更为普迫。尤其在冶金、机械、电力、煤碳、铁道等部门的推广使用都取得了较好的经济效益。
随着市场上原材料价格上涨,热喷涂技术越来越显示出它的重大经济和技术效益,在许多场合应用热喷涂技术,可以挽救许多本应报废的零件。此外,还可用低价材料制造零件,然后用热喷涂技术进行表面处理,使其耐磨性、防锈性、防热性防腐蚀性等能满足要求。
金属喷涂工艺的原理、特点及其应用
金属喷涂工艺是热喷涂这一表面涂层技术总领域中的一个很重要的部分。
金属喷涂工艺的原理
金属喷涂就是涂层材料以某种热源熔化或使涂层材料呈熔融状态后,用压缩空气、等离子流或某些可燃气体及其混合气等高速气流将其吹散成细小颗粒并喷射到工件经过预处理的表面上。当熔化的涂层材料与表面碰撞时,处于熔融状态的珠形拉子在表面上散开,经冷却后粘附到工件上,从而形成具有薄层结构的覆盖层。而连续不断地喷射,便铺展和堆积成所需厚度的覆层。
(2)涂层由无数细小微粒与微粒铺展、堆积而成,表面多孔,能存油,润滑性能较好。
(3)涂层的厚度不受限制,可以从0.05mm到很大厚度,这对修复较长工件特别有利。
(4)金属喷涂除了作为防腐措施要考虑涂层材料与基体材料的微电池作用外,在其他用途上不受材料“可焊性”的限制。所以用作喷涂的材料及基体材料都可是金属,也可是非金属。
(5)设备不太复杂,移动方便,一般不受场地限制,但喷涂会产生火星,要考虑防火、防爆措施。而且操作条件也差。
(6)由于喷涂材料不受可焊性限制,采用喷涂加工可以节约钢材与有色金属。
(7)采用金属喷涂修复机械零件,成本低,周期短、耐磨性能较好。
金属喷涂工艺也存在一些缺点,主要有:
(1)金属喷涂层与基体之间的结合强度差,涂层本身的抗拉强度也低。因此不适于压延滚动、切口及冲击模具等的修复。
(2)涂层的多孔组织,虽有助于润滑,但也容易产生呵蚀,因而在具有腐蚀性介质的条件下工作时,不宜采用。
(3)喷涂时由于雾点分散,形成飞溅和滑走现象,其溅开与滑走的金属颗粒多少随各种材料而异,其最高附着率也只能达到90%,因此,造成用料损失较多。