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超音速火焰喷涂的知识

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超音速火焰喷涂以火箭发动机为依据,将航空煤油与高压氧输入燃烧室燃烧,产生高温高速焰流,将金属陶瓷粉末加热到半熔化状态,以2000米/秒的速度射向工件表面,从而获得结合强度高,致密的高质量耐磨涂层.

火焰喷涂感应熔覆技术是在工件表面通过火焰喷涂的方法先预制自熔性合金涂层,再通过电磁感应加热使熔融后的涂层与基体呈现良好冶金结合状态的一种涂层制备技术。该方法制备的涂层具有抗冲击、耐高温、耐冲蚀、耐磨损和耐腐蚀等性能,从而大幅度提高工件的使用寿命,提高生产效率,降低维修成本。由于采用电磁感应加热为“内加热”方式,能量高度集中于基材与涂层交界面,能量转换率高、升温快、工件变形小,重熔质量好,可大幅度降低产品的工艺制造成本。该工艺与火焰、真空烧结、离子束、电子束等重熔工艺相比,具有高效、节能、节材的优点。由于该工艺不受工件大小、涂层厚度的限制,适用于各种大型轴类、辊类、各种泵用柱塞、抽油杆节箍、液压支柱等工件表面高性能涂层的制备。

抽油杆节箍为石油开采过程大量应用的易损件。在其外圆面制备特殊功能涂层,使其具有防磨损、防腐蚀和减摩阻的功能。油井安装双向涂层保护的节箍后,不但可以提高抽油杆的使用寿命,而且有效地减少了电耗。

超音速火焰喷涂技术

下面以石油行业抽油杆节箍为例,对火焰喷涂感应熔覆工艺进行说明。

第一, 通过机加工的方式获得节箍的毛坯;此时,毛坯件内圆留车削螺纹的加工余量,同时,外圆预留1毫米的涂层余量。

第二, 将加工好的毛坯除油后,进行外圆面的喷砂粗化(保证工件的各个过渡圆角都进行了有效的粗化处理,同时,在下一个工序前保持粗化后的待喷涂面洁净)。

第三, 粗化后的毛坯件,进行预热和喷涂,如图1所示。此处,预热温度在100℃~150℃之间。喷涂过程要控制喷涂火焰为中性焰或偏还原焰,减少喷涂涂层的过分氧化。

第四, 喷涂完成的节箍装卡在感应重熔设备上进行重熔处理,如图2所示。此处,控制好节箍的移动速度和电源功率的匹配;保证工件上的固液相线均匀出现并有序移动。

第五, 感应重熔工序后,为减小工件变形量,需使工件在机床上保持旋转、冷却。

第六, 冷却后的工件进行机加工后成为产品

随着工业技术的飞速发展,表面工程技术的应用越来越广泛、深入;火焰喷涂感应熔覆技术作为表面工程技术的一个工艺分支也在朝着专业化和精细化的方向发展。总结目前工业应用特点,分析火焰喷涂感应熔覆工艺发展趋势如下:

第一, 火焰喷涂感应重熔工艺自动化;

第二, 感应频率的复合叠加和涂层厚度的精确控制;

第三, 制备工件形状和基体材质的多元化;

第四, 工艺应用粉末材料的多元化。

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