热喷涂与热喷焊课件.ppt

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1、焊接培训教材张明录热喷涂与热喷焊1一二三四目录五六热喷涂技术的应用喷涂工艺的选择原则热喷涂方法热喷涂工艺流程和质量控制热喷涂材料喷涂技术的原理2喷涂材料热源基体喷涂粒子束图层利用热能将喷涂材料熔化，再借助高速气流将其雾化，并在高速气流的带动下粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种功能的涂层。一.喷涂技术的原理1.热喷涂原理3（1）喷涂材料被加热到熔融状态。（2）喷涂材料被雾化成微小熔滴并高速撞击基体表面，撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，形成的涂层结合越好。（3）熔融的高速粒子在冲击基材表面后发生变形，冷凝后形成涂层。一.喷涂技

2、术的原理2.涂层形成过程冲击碰撞变形凝固-收缩4涂层性能具有方向性，垂直和平行涂层方向上的性能不一致。涂层中伴有氧化物等夹杂，存在部分孔隙，孔隙率4％－20％。涂层是由无数变形粒子互相交错堆叠在一起，形成一层堆积而成的层状结构。一.喷涂技术的原理3.涂层结构（1）涂层内有一定比例的孔隙，产生原因是：（1）喷涂角度不同造成的遮蔽效应；（2）涂层材料凝固收缩时形成的空隙。孔隙将降低涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性。涂层内的氧化夹杂物含量及涂层的致密度取决于加热源、喷涂材料及喷涂工艺。一.喷涂技术的原理3.涂层结构（2）山于涂层颗粒收缩，基体

3、使涂层产生张应力涂层颗粒收缩，使基体受压应力涂层受张应力基体受压应力涂层应力大于结合强度涂层冷凝收缩时，涂层外层的拉应力、涂层内层的压应力、组织转变产生的微观应力，结果使涂层产生残余张应力，应力大小与涂层厚度成正比，当张应力超过涂层与基材之间结合强度时，涂层就会发生破坏。一.喷涂技术的原理4.涂层应力（1）7残余应力限制了涂层的厚度。减少涂层残余应力措施：（1）调整喷涂工艺参数；（2）致密涂层的残余应力要比疏松涂层大；（3）采用梯度过渡层缓和涂层内应力。一.喷涂技术的原理4.涂层应力（2）包括涂层与基材之间、涂层中颗粒与颗粒之间的

4、结合，结合形式有：（1）机械结合：撞成扁平状的颗粒和凸凹不平的基材表面互相嵌合(即抛锚效应)而结合在一起。（2）物理结合：熔融粒子的原子与基材表面原子之间距离达到晶格常数范围时，产生范德华力，形成物理结合。一.喷涂技术的原理5.涂层的结合强度（1）（3）冶金-化学结合：熔融粒子撞击基材表面时释放出的能量使喷涂材料与基材之间发生局部扩散和焊合，形成冶金结合。如喷涂镍包铝复合粉末时的放热反应。热喷涂的涂层与基材的结合主要以机械结合为主，结合强度较差(<70MPa)。一.喷涂技术的原理5.涂层的结合强度（2）各喷涂方法的焰流温度和粒子速

5、度不同二.热喷涂技术的分类及特点1.热喷涂技术的分类（按热源分类）热喷涂激光热源法燃气法气体放电法热电法火焰线材喷涂火焰粉末喷涂火焰线材喷焊超音速喷涂爆炸喷涂电弧喷涂等离子喷涂等离子喷焊感应加热喷涂电容放电喷涂线爆炸喷涂激光喷涂大气等离子喷涂真空等离子喷涂水稳等离子喷涂（1）可在各种基材上制备各种涂层；（2）基材温度低（30～200℃），热影响区浅，变形小；（3）涂层厚度范围宽（0.5～5mm）；（4）操作灵活，可在不同尺寸和形状的工件上喷涂；（5）加热效率低，喷涂材料利用率低，（6）涂层与基体结合强度低。二.热喷涂技术的分类及特

6、点2.热喷涂技术的特点1）热喷涂按材料的形态分线材、棒材和粉末三大类。三.热喷涂材料1.喷涂材料的分类和要求类别分类品种金属线材有色金属1）纯金属：ZnAICuNiMo2）合金：Zn-AI铜合金巴氏合金Ni合金普通刚和低合金钢碳钢低合金钢高合金钢不锈钢耐热钢棒材陶瓷棒材AI2O3TIO2AI203+SIO2复合线材金属包金属铝包镍镍包合金金属包陶瓷金属包碳化物金属包氧化物塑料包覆塑料包金属塑料包陶瓷1.喷涂材料的分类（金属类）三.热喷涂材料1.喷涂材料的分类（非金属类）三.热喷涂材料（1）热稳定性好，在高温焰流中不升华，不分解(复

7、合粉末）。（2）有较宽的液相区，使熔滴在较长时间内保持液相。（3）与基材有相近的热膨胀系数，以防止因膨胀系数相差过大产生较大的热应力。（4）喷涂材料在熔融状态下应和基材有较好的浸润性，以保证涂层与基材之间有良好的结合性能。2.喷涂材料的要求三.热喷涂材料（1）要把实用性、工艺性和经济性结合起来考虑，尽量选择合理的喷涂材料。（2）对于重要的部件以获得最优涂层性能为准则；不十分重要的部件则以获得最大的经济效益为准则。（3）根据工件的工作环境选择合适的工作涂层。（4）为满足喷涂工件的使用要求，可采用复合涂层和梯度涂层。3.热喷涂材料的选

8、材原则三.热喷涂材料质量控制要素（4M）：设备（Machine）、材料（Materials）、工艺（Methods）和人员（Man）。热喷涂工艺流程包括基材表面预处理、热喷涂、后处理和精加工等过程。四、热喷涂工艺流程和质量控制1.概述热喷涂工艺流程