噴涂參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響

1、噴涂參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響6+1噴涂參數(shù)的調(diào)整方法電弧噴涂施T前，應(yīng)先將施工衍需設(shè)備按照要求接線連接*電亞噴涂需要一臺(tái)3m3/min的空壓#L由于牢氣壓編機(jī)和電弧噴涂機(jī)的功率榔很大*一疋選用具有足夠?qū)щ娊孛娣e的電纜接線，為了安全和設(shè)備檢修的方便*規(guī)場(chǎng)施匸所用供電系統(tǒng).應(yīng)有獨(dú)立的電瀰控制柜。務(wù)噴涂絲材送入送絲機(jī)構(gòu)送堆時(shí).應(yīng)將工柞狀態(tài)開關(guān)置于預(yù)鑄扶態(tài)，接通噴涂開關(guān)或按動(dòng)噴涂槍上的噴涂按鈕時(shí)*送絲電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行送絲操柞.U接送絲軟皆和噴涂槍p將線材迖到噴涂槍內(nèi)，在槍口處町以看到兩根需屬組但不要讓它們接觸.在將金屬建送入送建機(jī)構(gòu)前，金屬絲的前端頭應(yīng)用鋼鈴修整戰(zhàn)無梭和的半圓形狀U免在送絲過程中覺到阻礙哀送

2、絲輪的壓緊程度要相當(dāng).對(duì)較軟的金屬絲不蒙過分的壓力.以免發(fā)牛變形便送處增加阻力.以上工作完成后，可連接壓縮空氣管谿，幷檢査壓縮空氣的供給是苦正常w連接好電境和插頭，叩可進(jìn)入特噴涂狀態(tài)電弧噴祿參數(shù)調(diào)節(jié)過釋如F；(1) 設(shè)圭空載電壓。莊講廿噴涂2前.可糧據(jù)具體的境涂材料選擇空弱電壓*設(shè)備的空載電壓與項(xiàng)滁時(shí)的電弧電床不同電弧電壓是兩根金屬絲之河的電弧電爪與實(shí)際的工作電溉以及與址備的電源特性有黃，而空裁咆用忌電處噴涂過禪沒有幵始時(shí)設(shè)備的電壓表上所指示的電壓值.(2) 將工作狀態(tài)開關(guān)置于“工作位這.在接適送級(jí)幵關(guān)的同時(shí).供給壓縮空氣與哺涂電壓接通.井在噴涂槍U處產(chǎn)牛電処，開始峻涂(3) 在噴涂進(jìn)行過程中

3、，通過埸節(jié)“電灤調(diào)節(jié)廠庭紐即可改變送羅電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié).觀樂設(shè)當(dāng)面扳上的電潼表指示，調(diào)節(jié)匸作電流到預(yù)定的數(shù)值(4) 在噴涂過程中.噴涂操作可以隨時(shí)啟動(dòng)或停止執(zhí)行這些操件下需要對(duì)電流和電壓做任何調(diào)節(jié)。(5) 停止送絲時(shí)，即停止了噴涂，二者間隔人約2S,壓縮空氣的供給和噴涂電壓隨即切斷。為了保證噴涂設(shè)備的良好狀態(tài)和涂層質(zhì)雖，應(yīng)注盤以下幾點(diǎn)：(1) 調(diào)節(jié)電壓的操作應(yīng)在噴涂之前完成，如在噴涂過程中需要改變噴涂電壓，則應(yīng)停止噴涂，在調(diào)節(jié)好電壓后，再重新進(jìn)入噴涂狀態(tài)。(2) 噴涂槍中的導(dǎo)電嘴內(nèi)徑會(huì)在使用中逐漸磨損而增大，磨損嚴(yán)錄時(shí)，將影響電孤噴涂過程的穩(wěn)定性，噴涂粒子變粗，并出現(xiàn)不規(guī)則的大顆粒，

4、當(dāng)發(fā)生這種悄況時(shí)，首先檢査導(dǎo)電嘴，如確發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電嘴已靜損，應(yīng)予以更換.安裝導(dǎo)電嘴時(shí)，應(yīng)使兩個(gè)導(dǎo)電嘴的前端最近處保持3mm左右的距離.(3) 送絲軟管既傳送線材，又傳導(dǎo)噴涂電流，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在使用中應(yīng)注意維護(hù)不要使它受到過大的壓力，免受重物壓傷：也不要使其過分彎曲，因?yàn)檫^分彎曲會(huì)增加送絲的阻力，影響線材的正常送進(jìn)，從而影響噴涂過程的穩(wěn)定進(jìn)行.(4) 當(dāng)噴涂過程開始后，兩根金屬絲被加載不同極性的電壓，要注意不要出現(xiàn)便噴涂槍以外之處發(fā)牛任何兩根金屬絲相接觸的情況，如有發(fā)生，應(yīng)立即停止噴涂，對(duì)發(fā)生接觸起弧的部位進(jìn)行修整.(5) 在可能的條件下，應(yīng)采用機(jī)械化的噴涂方法，因?yàn)闄C(jī)械化噴涂既能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)

5、度，提高生產(chǎn)效率，乂能保證噴涂質(zhì)屋。為了保證涂層與工件基體有較高的結(jié)合強(qiáng)度，在噴涂時(shí)，耍求噴槍的軸線與工件的表面法線夾角小干45度.6.2噴涂參數(shù)對(duì)應(yīng)力的影響電弧噴涂參數(shù)影響涂層質(zhì)雖的好壞，在金屬啖涂過程中，電源待性對(duì)噴涂過程的穩(wěn)定和噴涂金屬的氧化影響很大一般電壓在32V70V,電流在10OA-30OA時(shí)，電弧熔化金屬絲可以形成穩(wěn)定的“短路-電弧一斷路”的循環(huán)過程，金屬不會(huì)發(fā)生劇烈的氧化.本實(shí)驗(yàn)在將控制噴涂溫度控制在轉(zhuǎn)變溫度的同時(shí)調(diào)整了電弧噴涂的電源特性，以觀察電源持性對(duì)應(yīng)力狀況的影響.對(duì)4Crl3馬氏體不銹鋼進(jìn)行噴涂時(shí)，噴涂過程涂層與基體的溫度保持在260C,涂層號(hào)度為700砂，噴涂電流、電

6、壓不同時(shí)涂層的應(yīng)力值如表6所示.表6.14CH3參數(shù)調(diào)幣卜應(yīng)力值Tab6Stressofparameteradjustmentabout4Crl3壓電流、323436150&371-48631.962200-5.236-31684.213250-3.792-2.4595.382根據(jù)表6.1中的數(shù)據(jù)可以得到噴涂電流與噴涂電壓對(duì)涂層殘余應(yīng)力的影響關(guān)系曲線圖61與圖6.2。圖6.1唄涂電流對(duì)4Crl3涂層殘余應(yīng)力值的形響Fig6Effectsofsprayingcurrenton4Crl3coatingresidualstress圖6.2噴涂電斥對(duì)4Crl3涂層殘余用力值的形響Fig62Effect

7、sofsprayingvoltageon4Crl3coatingresidualstress對(duì)65Mn彈簧鋼進(jìn)行噴涂時(shí)，噴涂過程涂層與基體的溫度保持在23010,涂涇厚度為650炒噴涂電流.電壓不同時(shí)涂層的應(yīng)力值如表6.2所示。a6.265Mn參數(shù)調(diào)滎下應(yīng)力值Tab6.2Stressofparameteradjustmentabout65Mn電流323436150-5.906-3.4611.22200-3062-2.4373.515250-2.689-1.8585.098根據(jù)茨6.2中的數(shù)據(jù)可以得到噴涂電流與噴涂電壓對(duì)涂層殘余應(yīng)力的影響關(guān)系曲線圖6.3與圖64圖63噴涂電漁對(duì)65Mn涂層殘余應(yīng)

8、力值的形響Fig63Effectsofsprayingcurrenton65Mncoalingresidualstress圖6.4噴涂電fk對(duì)65Mn涂層殘余應(yīng)力值的影響Fig6.4Effectsofsprayingvoltageon4Crl3coatingresidualstress由圖6和圖6.3可以明顯看出，無論是4Crl3馬氏體不銹鋼還是65Mn彈簧鋼,噴涂電壓不變的情況下，對(duì)于總體應(yīng)力狀態(tài)是壓應(yīng)力的涂層，隨著噴涂電流的提高涂層中殘余應(yīng)力的絕對(duì)數(shù)值減??；對(duì)于總體應(yīng)力狀態(tài)是拉應(yīng)力的涂層.隨著噴涂電流的提髙涂層中殘余應(yīng)力的絕對(duì)數(shù)值增加。也就是說噴涂電流的提高，導(dǎo)致涂層拉應(yīng)力的比率提高。木文

9、認(rèn)為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要脈因是在熱噴涂時(shí)，經(jīng)噴槍熱源加熱后的噴涂顆粒會(huì)發(fā)生熔化或軟化，這種熔化或軟化的顆粒同時(shí)得到加速并于很高的速度撞擊到基體或己形成的涂層衣面上.顆粒對(duì)表面的撞擊必然會(huì)給噴涂表面帶來較大的作用力，這種較大作用力又必然引起受沖擊表面的局部變形。受沖擊表面的局部變形對(duì)熱噴涂涂層殘余應(yīng)力的大小和性質(zhì)會(huì)有較大的影響。平特性的電弧噴涂設(shè)備，噴涂電流直接受到線材送進(jìn)速度控制.捉高線材送絲速度，線材尖端的間隙減小，由于線材的間隙取決于電弧電壓，電源有自動(dòng)維持電弧穩(wěn)定的特性，因此，只有增加輸出功率，即增加工作電流，使線材更迅速地熔化才能維持這個(gè)平衡。工作電流正比于送絲速度，也就是說工作電流是噴

10、涂生產(chǎn)效率的鍛度.隨著噴涂電流的增加，送絲速度加快，使熔滴具有較大的初始速度，在同樣霧化和空氣壓力作用下，熔滴將以較快的速度飛向基體金屆表面，具有較大的動(dòng)能和較短的E行時(shí)間。根據(jù)沖吐守恒定律Ft=mv可以推斷出噴涂電流提髙使得溶滴對(duì)涂層的沖擊力提高。在總應(yīng)變不變的悄況下，金屬溶滴沖擊到基體的沖擊力提高，沖擊力對(duì)基依的壓應(yīng)變作用提高，導(dǎo)致涂層產(chǎn)生拉應(yīng)變狀態(tài)。沖擊造成的涂層拉應(yīng)變狀態(tài)正好與噴涂壓應(yīng)力產(chǎn)生的進(jìn)行了中和，導(dǎo)致涂層拉應(yīng)力的比率提高。由圖6.2和圖6.4可以明顯看出，無論是4CN3馬氏體不銹鋼還繪65Mn彈簧鋼，在噴涂電流不變的情況下，隨著噴涂電壓的升高涂層的殘余應(yīng)力值由壓應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成拉

11、應(yīng)力狀態(tài)。這是因?yàn)殡娀‰妷焊哂谂R界電弧電壓值后，噴涂電壓提高時(shí)，絲材尖端的距離增大，噴涂射流角度增加，噴涂粒子顆粒尺寸范隔增大，熔滴霧化得更細(xì)小，從而增加了熔滴的比表面積，熔滴與壓縮空氣作用更加劇烈，更易氧化。同時(shí)噴涂壓力升高也會(huì)便噴嘴的過氣雖增加，使熔滴與壓縮空氣作用得更加充分，所以涂層碳燒損址增人.也就是說隨看電孤電壓提高，噴涂材料的元素?zé)龘p傾向?qū)?huì)增大，尤其是那些容易與氧化合的元索，C元素?zé)龘p加劇，馬氏體轉(zhuǎn)變過程生成的馬氏體含最減少，由于馬氏體相變產(chǎn)生的休積膨脹作用減弱，從而對(duì)熱應(yīng)力造成的收縮應(yīng)力彌補(bǔ)現(xiàn)線發(fā)生變化，導(dǎo)致隨著噴涂電壓的升高涂層的殘余應(yīng)力值由壓應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成拉應(yīng)力狀態(tài)便得涂層

12、勲應(yīng)力現(xiàn)彖顯著.表6.2是電彊噴涂含碳0.36%的4Crl3涂層與含旗雖為0.65%的65Mn涂層噴涂后涂層含碳最隨電壓的變化，其中電流160A,霧化空氣壓力為0.5MPa,噴涂距離150mm為固定值.農(nóng)6.3電弧啖涂4CH3、65Mn涂層含磁址Tab6.3CarboncontentofarcsprayingcoatingsAbout4Crl3and65Mn電壓/V4Crl3涂層含該潑/%55Mn涂層含碳St/%320220.41340.160.29360.110.19不同的噴涂參數(shù)下進(jìn)行噴涂臨界轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生少許變化，這也足因?yàn)樵責(zé)龘p情況發(fā)生變化引起的.但是噴涂電壓提高氧化現(xiàn)象加劇，涂層與基

13、體結(jié)合減弱使御涂層容易脫落雖然參數(shù)調(diào)整和之后應(yīng)力值出現(xiàn)改變，總體比較開來，噴涂過程中基體與涂層保持的溫度對(duì)應(yīng)力值大小與形態(tài)的影響最為顯著。6.3本章小結(jié)噴涂參數(shù)不同，涂層的應(yīng)力情況也會(huì)發(fā)牛變化，無論是4Crl3馬氏體不銹鋼涂層還tt65Mn彈斎鋼涂層，隨著噴涂電流的提高涂層中殘余應(yīng)力的絕對(duì)數(shù)值減小：隨著啖涂電壓的升高，涂層的殘余應(yīng)力傾向與向拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化.熱噴涂涂層的殘余應(yīng)力對(duì)涂層的結(jié)合與使用性能有著顯著的影響。涂層的殘余應(yīng)力與噴涂材料有關(guān)，同時(shí)還受到噴涂工藝參數(shù)以及沉枳涂層溫度的彫響。本文便用4Crl3馬氏體不銹鋼以及65Mn彈贊鋼作為噴涂材料，研究了在噴涂過程中保持試件處于溫度范圍條件下形

14、成涂層的應(yīng)力分布狀況，以及噴涂參數(shù)對(duì)應(yīng)力的影響.得出結(jié)論如下：1拉伸法測(cè)量4CH3涂層的楊氏模屋為53.1GPa,65Mn涂層的楊氏模圮為1053GPa,彎曲法測(cè)雖4013涂層的楊氏模屋為57.42GPa,65Mn涂層的楊氏模就為96.69GPa4Crl3絲材的楊氏模匾為】83GPa,65Mn絲材的楊氏模雖為204GPa涂層的楊氏模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于制備層所用絲材的楊氏模量。265Mn與4Crl3涂層的楊氏模量都小于原始材料的楊氏模雖，但是65Mn的楊氏模雖減少的比率小T4Crl3,說明電弧噴涂65Mn涂層的空隙星少，65Mn涂層的致密性優(yōu)于4Crl3涂層.3在噴涂過程中，試件所處在的溫度環(huán)境將影響涂層的殘余應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)可相變的材料存在一個(gè)導(dǎo)致涂層殘余應(yīng)力方向變化的臨界溫度。4 4Crl3涂層殘余應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變的臨界溫度點(diǎn)約為260,高于此溫度，獲得拉應(yīng)力涂層；低于此溫度噴涂，涂層處于壓