什么是喷焊?- 工艺和技术
什么是喷焊?
喷焊是指热喷涂形式的几种焊接工艺。是将粉末或线材用压缩气体高速雾化后喷到金属表面的工业活动。
喷焊涉及使用工业等离子、火焰、爆轰枪、电弧喷涂和高速氧燃料。由于飞溅焊接会产生大量热量,因此必须仔细并始终如一地遵循程序和规定,以避免对人员和环境造成伤害。
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喷焊的工作原理是什么?
热喷涂是代表多种涂层工艺的通用术语。整个焊接涉及到涂层材料的使用,例如棒材、粉末或线材,这些材料被各种能源熔化。
简单来说,它可以定义为由热源和涂层材料组成的工业涂层过程,这些涂层材料熔化成液滴并以高速喷射。喷雾由雾化射流或气体向基材推进。
热喷涂是一种非常通用的工艺,并且众所周知是高效的。它可以很好地替代多种表面处理,包括热处理或氮化处理工艺、镀铬、镀镍、阳极氧化等方法。
涂层厚度因个人喜好而异。该涂层可修复磨损的部件和基本机器零件。它还可以用于提高元件的性能和耐用性。如果处理得当,这可以持续长达 70%。
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不同类型的喷焊技术
1.喷弧焊
喷弧焊是以许多小液滴的形式转移熔融材料的方法之一,其直径小于填充焊丝的直径。因为没有短路,所以电弧稳定,无飞溅。
电弧焊成功的先决条件是电流和电压值在一定限度以上。因此,与短弧焊相比,向工件提供的热量更多,只有厚度为 5 mm 或以上的材料才适用于喷弧焊。
由于热输入高,熔池也很大,所以焊接必须在水平位置进行。需要注意的是,以CO2作为保护气体是无法实现纯喷射电弧的。
保护气体必须是纯氩气,最好含有少量的 CO2(最多 25%)或 O2。喷弧焊特别适用于保护气体主要为氩气的铝和不锈钢的MIG焊接。
与使用较粗的填充焊丝相比,使用细填充焊丝可以在较低的电流下成功地进行喷弧焊。
电弧电压应设置得刚好足够高以维持无短路电弧。填充线一般接正极。
优势
喷涂电弧焊是一种非常有效的工艺。这个过程的主要好处包括:
- 高沉积率,
- 良好的融合和穿透力,
- 焊缝外观良好,
- 能够使用更大直径的电极丝和
- 飞溅非常少。
限制
喷弧焊的局限性在于:
- 它仅用于 1/8 英寸(3 毫米)厚和更厚的材料(手持)和
- 仅限于平面和水平角焊位置
- 始终需要良好的配合,因为没有开放根功能。
2.火焰喷涂工艺
火焰喷涂,又称氧/乙炔燃烧喷涂,是大约100年前发展起来的原始热喷涂技术。它利用焊枪的基本原理,加上高速气流将熔融颗粒推到基材上。
涂层材料可以是金属丝或粉末形式。火焰喷涂涂层通常在施工后熔化,以提高附着力和涂层密度。
优势
- 高沉积率
- 低表面加热
- 用途广泛
- 流程简单且用户友好
缺点
- 附着力相对较低
- 提高加热效率
- 不兼容熔点超过 2,800°C 的金属
3.高速全氧燃料 (HVOF)
HVOF(高速氧燃料)工艺燃烧氧气和一组精选的易燃气体,包括丙烷、丙烯或氢气。 HVOF系统虽然采用燃烧的基本原理,但喷枪的设计与标准的全氧喷枪不同。
HVOF 喷枪的差异会产生更高的火焰温度和更高的速度。结果是更彻底熔化的粉末和更多的动能可用于“压平”涂层材料的熔化颗粒。 HVOF工艺可产生优异的粘合强度和涂层密度。
HVOF工艺最常用于沉积高熔点金属和金属合金,例如碳化钨和碳化铬。
优势
- 高度支持厚涂层
- 孔隙率低
- 高附着力水平
- 与火焰喷涂或等离子相比,碳化物残留更多
缺点
- 相对响亮,噪音水平高达 130 分贝
- 沉积率低
- 略贵
4.等离子喷涂工艺 (PTA)
等离子喷涂工艺(非转移电弧)使用通过电极的惰性气体,从而诱导气体的“等离子”状态。当气体离开喷枪装置的喷嘴并恢复到正常状态时,会释放出大量的热量。
将粉末涂层材料注入等离子“火焰”中并喷射到基材上。
陶瓷涂层由于其高熔化温度而最常使用等离子喷涂。 (通常> 3500 F)。使用等离子喷涂可以喷涂多种类型的陶瓷涂层。
优势
- 容易申请
- 金属陶瓷颗粒尺寸更大
- 耐磨性
- 孔隙率极低或为零
- 厚涂层
- 与 GTAW 相比,基板发热低
缺点
- 喷涂材料高度氧化
- 很难得到 1 毫米或更小的薄层
5.爆轰喷射
爆轰喷涂是多种形式的热喷涂技术之一,用于以超音速将保护涂层施加到材料上,以改变其表面特性。这主要是为了提高组件的耐用性。
它由 H.B. 于 1955 年首次发明。萨金特,R.M. Poorman 和 H. Lamprey,并使用专门设计的爆轰枪 (D-gun) 应用于组件。必须通过去除所有表面油、油脂、碎屑和粗糙化表面来正确准备被喷涂的部件,以实现强结合的爆炸喷涂涂层。
与所有其他形式的热喷涂技术相比,该过程涉及最高的速度(≈3500 m/s 冲击波推动涂层材料)和涂层材料的温度(≈4000 °C)。
这意味着爆轰喷涂能够喷涂低孔隙率(低于 1%)和低氧含量(0.1-0.5% 之间)的保护涂层,可在低负载下防止腐蚀、磨损和粘附。
该工艺允许应用非常坚硬和致密的表面涂层,这些涂层可用作耐磨涂层。出于这个原因,爆轰喷涂通常用于飞机发动机、塞规和环规、切削刃(刮刀)、管状钻头、转子和定子叶片、导轨或任何其他易磨损的金属材料的保护涂层和撕裂。
通常在爆炸喷涂过程中喷涂到部件上的材料是金属、金属合金和金属陶瓷的粉末;以及它们的氧化物(铝、铜、铁等)。
爆炸喷涂是一个工业过程,如果在安全的环境中执行不当,可能会很危险。因此,在使用这种热喷涂技术时必须遵守许多安全预防措施。
6.冷喷涂工艺
冷喷涂(CS)是一种涂层沉积方法。固体粉末(直径 1 到 50 微米)在超音速气体射流中被加速到最高速度。 1200 米/秒。在与基体碰撞过程中,颗粒发生塑性变形并粘附在表面。
为了获得均匀的厚度,喷嘴沿基材扫描。冷喷涂可沉积金属、聚合物、陶瓷、复合材料和纳米晶粉末。
由气体膨胀提供的颗粒动能在粘合过程中转化为塑性变形能。与等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂或高速氧燃料 (HVOF) 等热喷涂技术不同,粉末在喷涂过程中不会熔化。
喷焊的优势
- 喷焊确保焊接顺畅
- 穿透力高,适用于厚度大于3/16的金属
- 焊接熔敷率高,可提高生产率
- 飞溅很少
- 价格低廉:使用较便宜的材料并通过喷涂加固
- 喷焊用途广泛,可以喷涂大多数金属、陶瓷和塑料
- 适用于各种厚度
- 处理速度快:喷涂时间为 3 至 60 磅/小时(取决于所使用的工艺)
喷焊的缺点
- 需要特殊的喷涂焊工培训
- 由于氩气浓度较高,天然气成本较高 (>85%)。
- 仅推荐用于平面位置和水平圆角
- 高温会使焊工感到不舒服
- 咬边的可能性,尤其是在焊缝边缘
- 涂层是机械结合,而不是冶金结合
- 视线过程
- 涂层对精确负载的抵抗力低
常见问题。
什么是喷焊?喷焊是一个术语,用于以热喷涂的形式对几种焊接程序进行分类。它是一种工业活动,涉及用压缩气体将粉末或线材以高速雾化和喷涂到金属表面上。
什么是喷弧焊?喷弧焊是以许多小液滴的形式转移熔融材料的方法之一,其直径小于填充焊丝的直径。因为没有短路,所以电弧稳定,无飞溅。
如何设置喷涂弧?如需更高的生产速度,请使用喷涂转移。大于 80% 的氩气混合物开始时将电压设置为 23-4 伏。用大约 300-400 英寸的送丝速度设置安培数。再次增加/减少送丝速度,直到达到 150 安培。
喷焊能有多厚?与电镀、物理和化学气相沉积等其他涂层工艺相比,热喷涂可以在大面积上以高沉积速率提供厚涂层(大约厚度范围为 20 微米到几毫米,具体取决于工艺和原料) .
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