噴涂噴焊堆焊

1、噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)第一節(jié)熱噴涂技術(shù)一、 噴涂技術(shù)的原理與特點1 熱噴涂原理 利用熱能將噴涂材料熔化，再借助高速氣流將其霧化，并在高速氣流的帶動下粒子撞擊基材表面，冷凝后形成具有某種功能的涂層。第四章第四章 噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)（1） 噴涂材料被加熱到熔化或者半融化狀態(tài)。（2） 噴涂材料被霧化成微小熔滴并高速撞擊基體表面，撞擊基體的顆粒動能越大和沖擊變形越大，形成的涂層結(jié)合越好。（3） 熔融的高速粒子在沖擊基材表面后發(fā)生變形，冷凝后形成涂層。2 熱噴涂的基本過程 涂層性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能不一致。 涂層中伴有氧化物等夾雜，存在部分孔隙

2、，孔隙率420。3 涂層結(jié)構(gòu)（1） 涂層是由無數(shù)變形粒子互相交錯堆疊在一起，形成一層堆積而成的層狀結(jié)構(gòu)。v 典型的熱噴涂層的金相組織照片 Ni-Cr-B-Si火焰噴涂組織火焰噴涂組織 涂層內(nèi)有一定比例的孔隙，產(chǎn)生原因是：（1） 噴涂角度不同造成的遮蔽效應(yīng)；（2） 涂層材料凝固收縮時形成的空隙。 孔隙將降低涂層的硬度、耐磨性和耐蝕性。 涂層內(nèi)的氧化夾雜物含量及涂層的致密度取決于加熱源、噴涂材料及噴涂工藝。 涂層結(jié)構(gòu)（2）4 涂層的結(jié)合方式 機械結(jié)合：熔融態(tài)的粒子撞擊到基材表面后鋪展成扁平狀的液態(tài)薄層，嵌合在起伏不平的表面。 冶金結(jié)合：涂層與基體表面出現(xiàn)互擴散或形成微區(qū)的冶金反應(yīng)。 物理結(jié)合：當(dāng)高

3、速運動的熔融粒子撞擊基體表面后，若界面兩側(cè)緊密接觸的距離達到原子晶格常數(shù)范圍內(nèi)時，產(chǎn)生范德華力。 ssHST接觸表面GGBAAB表面G熔融粒子撞擊表面的吉布斯自由能降低：提高涂層結(jié)合強度的方法：材料A、B表面越干凈，表面接觸面積越大，G表面越小，結(jié)合強度越高；提高接觸溫度，使G更小，結(jié)合強度高；當(dāng)沉積過程中發(fā)生擴散或冶金反應(yīng)時，Hs變小，也會使G更小，結(jié)合強度提高。涂層冷凝收縮時，涂層外層的張應(yīng)力、基體表面的壓應(yīng)力、組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的微觀應(yīng)力，結(jié)果使涂層產(chǎn)生殘余張應(yīng)力。殘余應(yīng)力與噴涂工藝條件、涂層及基材的物理性質(zhì)有關(guān)；適當(dāng)?shù)念A(yù)處理如粗化，以使應(yīng)力分散。應(yīng)力大小與涂層厚度成正比，當(dāng)張應(yīng)力超過涂層與基

4、材之間結(jié)合強度時，涂層就會發(fā)生破壞5涂層的殘余應(yīng)力二、熱噴涂的種類和特點二、熱噴涂的種類和特點 1熱噴涂種類u按涂層加熱和結(jié)合方式，熱噴涂有噴涂和噴熔兩種。熱噴涂：基體不熔化，涂層與基體形成機械結(jié)合；噴熔：是涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴散形成冶金結(jié)合。它們與堆焊的根本區(qū)別都在于母材基體不熔化或極少溶化。u按熱源分為粉末火焰噴涂粉末火焰噴涂 線材火焰噴涂線材火焰噴涂 超音速火焰噴涂超音速火焰噴涂 爆炸噴涂爆炸噴涂/燃爆噴涂燃爆噴涂 電弧噴涂電弧噴涂 等離子噴涂等離子噴涂 激光噴涂激光噴涂 2熱噴涂特點熱噴涂特點 （l）適用范圍廣。v涂層材料可以是金屬和非金屬（如聚乙烯、尼龍等塑料，氧化物

5、、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及復(fù)合材料。v被噴涂工件也可以是金屬和非金屬（如木材）。v用復(fù)合粉末噴成的復(fù)合涂層可以把金屬和塑料或陶瓷結(jié)合起來，獲得良好的綜合性能。其他方法難以達到。 （2）工藝靈活v施工對象小到10mm內(nèi)孔，大到鐵塔、橋梁等大型結(jié)構(gòu)。v噴涂既可在整體表面上進行，也可在指定區(qū)域內(nèi)涂敷，v既可在真空或控制氣氛中噴涂活性材料，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)。 （3）基體變形小v除噴熔外，熱噴涂是一種冷工藝.v例如氧-乙炔焰噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂，工件受熱程度均不超過250，工件不會發(fā)生畸變，不改變工件的金相組織。 （4）噴涂層的厚度可調(diào)范圍大v 涂層厚度可從幾十微米到幾毫米，表面光滑，加工量少

6、。用特細粉末噴涂時，不加研磨即可使用。（5）生產(chǎn)率高v 大多數(shù)工藝方法的生產(chǎn)率可達到每小時噴涂數(shù)千克噴涂材料，有些工藝方法可高達50kgh以上。（6）缺點v 結(jié)合力低，孔隙率較高，均勻性差，熱效率低，操作環(huán)境較差。 形式：形式：粉末、線材、棒材、帶材、柔性絲等； 成分：成分：金屬、有機塑料、陶瓷、碳化物、紫熔合金、復(fù)合材料、非晶體等。 應(yīng)用目的應(yīng)用目的：耐磨損材料、耐腐蝕材料、耐高溫材料、隔熱熱障材料等。 二、熱噴涂材料的分類及特點1 熱噴涂材料的分類2 熱噴涂材料的特點 熱穩(wěn)定性好 使用性能好 潤濕性好 固態(tài)流動性好（粉末） 熱膨脹系數(shù)合適 （1） 要把實用性、工藝性和經(jīng)濟性結(jié)合起來考慮，盡

7、量選擇合理的噴涂材料。（2） 對于重要的部件以獲得最優(yōu)涂層性能為準則；不十分重要的部件則以獲得最大的經(jīng)濟效益為準則。（3） 根據(jù)工件的工作環(huán)境選擇合適的工作涂層。（4） 為滿足噴涂工件的使用要求，可采用復(fù)合涂層和梯度涂層。3 熱噴涂材料的選材原則4 熱噴涂線材非復(fù)合線材 ：只含一種金屬或合金的材料制成的線材(1)碳鋼及低合金鋼絲v 最常用的是 85優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲和碳素工具鋼絲。v 一般采用電弧噴涂，用于噴涂曲軸、柱塞、機床導(dǎo)軌等常溫工作的機械零件滑動表面耐磨涂層及磨損部位的修復(fù)。 (2) 不銹鋼絲v 1Cr13、2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼絲主要用于強度和硬度較高、耐蝕性要求不太高的

8、場合，其涂層不易開裂。v 1Cr17在氧化性酸類、多數(shù)有機酸、有機酸鹽水溶液中有良好的耐蝕性。v 1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼絲有良好的工藝性能，在多數(shù)氧化性介質(zhì)和某些還原性介質(zhì)中都有較好的耐蝕性，用于噴涂水泵軸等。v 由于不銹鋼涂層收縮率大，易開裂，適于噴涂薄層。 （3）鋁絲v 鋁和氧有很強的親和力，鋁在室溫下大氣中就能形成致密而堅固的Al2O3氧化膜，能防止鋁進一步氧化。v 純鋁噴涂除大量用于鋼鐵保護涂層外，還可作為鋼的抗高溫氧化涂層、導(dǎo)電涂層和改善電接觸的涂層。v 一般鋁絲純度（質(zhì)量分數(shù)）應(yīng)大于99.7。鋁絲直徑23mm，噴涂時，表面不得有油污和氧化膜。 （4）鋅絲v 在鋼鐵件上，

9、只要噴涂0.2mm的鋅層，就可在大氣、淡水、海水中保持幾年至幾十年不銹蝕。v 鋅的純度要求（質(zhì)量分數(shù)）在99.85以上的純鋅絲。v 在鋅中加鋁可提高涂層的耐蝕性能，若鋁的質(zhì)量分數(shù)為30，則耐蝕性最佳。v 鋅噴涂廣泛用于大型橋梁、鐵路配件、鋼窗、電視臺天線、水閘門和容器等。 （5）鉬絲v 鉬與氫不產(chǎn)生反應(yīng)，可用于氫氣保護或真空條件下的高溫涂層。v 鉬是一種自粘結(jié)材料，可與碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、蒙乃爾合金、鎳及鎳合金、鎂及鎂合金、鋁及鋁合金等形成牢固的結(jié)合。v 鉬可在光滑的工件表面上形成1um的冶金結(jié)合層，常用作打底層材料。 2022-7-431v 如機床導(dǎo)軌噴涂鋼時，用鉬作為打底層可增加鋼噴涂層與

10、基體的結(jié)合強度。v 鉬的摩擦系數(shù)小，適用于噴涂活塞環(huán)和摩擦片。但鉬不能作為銅及銅合金、鍍鉻表面和硅鐵表面的涂層。 （6）錫及錫合金絲v 錫涂層具有很高的耐腐蝕性能，常用作食品器具的保護涂層，但錫中砷的質(zhì)量分數(shù)不得大于0.015。v 含銻和鉬的錫合金絲具有摩擦系數(shù)低、韌性好、耐蝕性和導(dǎo)熱性良好等特性。v 在機械工業(yè)中，廣泛應(yīng)用于軸承、軸瓦和其他滑動摩擦部件的耐磨涂層。此外，錫可在熟石膏等材料上噴涂制成低熔點模具。 （7）鉛及鉛合金絲v 鉛具有很好的防X射線輻射的性能，在原子能工業(yè)中廣泛用于防輻射涂層。v 含銻和銅的鉛合金絲材料的涂層具有耐磨和耐蝕等特性，用于軸承、軸瓦和其他滑動摩擦部件的耐磨涂層

11、。v 但涂層較疏松，用于耐腐蝕時需經(jīng)封閉處理。由于鉛蒸氣對人體危害較大，噴涂時應(yīng)加強防護措施。 （8）銅及銅合金絲v 銅主要用于電器開關(guān)的導(dǎo)電涂層、塑料和水泥等建筑表面的裝飾涂層；v 黃銅涂層則用于修復(fù)磨損及超差的工件，如修補有鑄造砂眼、氣孔的黃銅鑄件，也可作裝飾涂層。黃銅中加入質(zhì)量分數(shù)為1左右的錫，可改善耐海水腐蝕性能。v 鋁青銅的強度比一般黃銅高，耐海水、硫酸和鹽酸腐蝕，有良好的耐磨性和抗腐蝕疲勞性能，采用電弧噴涂時與基體結(jié)合強度高，可作為打底涂層，常用于水泵葉片、氣閘活門、活塞及軸瓦等的噴涂。v 磷青銅涂層比其他青銅涂層更為致密，有良好的耐磨性，可用來修復(fù)軸類和軸承等的磨損部位，也可用于

12、美術(shù)工藝品的裝飾涂層。 （9）鎳及鎳合金絲v 蒙乃爾合金對氨水、海水、照相用藥劑、酚醛、甲酚、汽油、礦物油、酒精、碳酸鹽水溶液及熔鹽、脂肪酸以及其他有機酸的耐蝕性優(yōu)良，v 對硫酸、醋酸、磷酸和干燥氯氣等介質(zhì)的耐蝕性較好；v 但對鹽酸、硝酸、鉻酸等介質(zhì)不耐蝕。常用于水泵軸、活塞軸、耐蝕容器的噴涂。 v 80Ni20Cr在高溫下幾乎不氧化，是最好的耐熱耐蝕材料，常用于高溫耐腐蝕涂層。v 鎳鉻耐熱合金絲涂層致密，與母材金屬的結(jié)合性好，常用于A12O3、ZrO2等陶瓷涂層的打底層，但不能用于硫化氫、亞硫酸氣體以及硝酸和鹽酸介質(zhì)中。 復(fù)合噴涂絲v 用機械方法將兩種或更多種材料復(fù)合壓制成噴涂線材稱復(fù)合噴涂

13、絲。v 不銹鋼、鎳、鋁等組成的復(fù)合噴涂絲，利用鎳、鋁的放熱反應(yīng)使涂層與多種基體（母材）金屬結(jié)合牢固，而且因復(fù)合了多種強化元素，改善了涂層的綜合性能，涂層致密，噴涂參數(shù)易于控制，便于火焰噴涂。v 因此，它是目前正在擴大使用的噴涂材料，主要用于油泵轉(zhuǎn)子、軸承、汽缸襯里和機械導(dǎo)軌表面的噴涂，也可用于碳鋼和耐蝕鋼磨損件的修補。 5 熱噴涂粉末熱噴涂粉末粉末材料可分為: 金屬及合金粉末、陶瓷材料粉末、復(fù)合材料粉末和塑料粉末。金屬及合金粉末 （1）噴涂合金粉末。又稱冷噴合金粉末，這種粉末不需或不能進行重熔處理。按其用途分為打底層粉末和工作層粉末。 打底層粉末用來增加涂層與基體的結(jié)合強度；工作層粉末保證涂層

14、具有所要求的使用性能。放熱型自粘結(jié)復(fù)合粉末是最常用的打底層粉末。工作層粉末熔點要低，具有較高的伸長率，以避免涂層開裂。 氧一乙炔焰噴涂工作層粉末，最常用的是鎳包鋁復(fù)合粉末與自熔性合金的混合粉末。（2）噴熔合金粉末v 又稱自熔性合金粉末v 因合金中加入了強烈的脫氧元素如 Si、 B等，在重熔過程中它們優(yōu)先與合金粉末中氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔點的硼硅酸鹽覆蓋在表面，防止液態(tài)金屬氧化，改善對基體的潤濕能力，起到良好的自熔劑作用，所以稱之為自熔性合金粉末。v 噴熔用的自熔性合金粉末有鎳基、鈷基、鐵基及碳化鎢等四種系列。 2陶瓷材料粉末陶瓷材料粉末v 陶瓷屬高溫?zé)o機材料，是金屬氧化物、碳化物、

15、硼化物、硅化物等的總稱，其硬度高，熔點高，但脆性大。常用的陶瓷粉末有： (1) 氧化物v 它是使用最廣泛的高溫材料。氧化物陶瓷粉末涂層與其他耐熱材料涂層相比，絕緣性能好，熱導(dǎo)率低，高溫強度高，特別適合作熱屏蔽和電絕緣涂層。陶瓷材料粉末(2)碳化物v 它包括碳化鎢、碳化鉻、碳化硅等，很少單獨使用，往往采用鈷包碳化鎢或鎳包碳化鎢，以防止噴涂時產(chǎn)生嚴重失碳現(xiàn)象。為保證涂層質(zhì)量，須嚴格控制噴涂工藝參數(shù)，或在含碳的保護氣氛中噴涂。碳化鎢是一種超硬耐磨材料，由于溫度和均勻度等因數(shù)，其組織及性能很難達到燒結(jié)碳化鎢硬質(zhì)合金的性能。碳化鉻、碳化硅也可用作耐磨或耐熱涂層。(3)生物陶瓷復(fù)合材料粉末復(fù)合材料粉末v

16、復(fù)合材料粉末是由兩種或更多種金屬和非金屬（陶瓷、塑料、非金屬礦物）固體粉末混合而成。其特點是：（1）復(fù)合粉的粉粒是非均相體，在熱噴涂作用下形成廣泛的材料組合，從而使涂層具有多功能性。（2）復(fù)合材料之間在噴涂時可發(fā)生某些希望的有利反應(yīng)，改善噴涂工藝，提高涂層質(zhì)量（例如，可制成放熱型復(fù)合粉，使涂層與基體除機械結(jié)合外，還有冶金結(jié)合，提高涂層結(jié)合強度）。（3）包覆型復(fù)合粉的外殼，在噴涂時可對核心物質(zhì)提供保護，使其免于氧化和受熱分解。v 分類（1）按照復(fù)合粉末的結(jié)構(gòu)，一般分為包覆型、非包覆型和燒結(jié)型。v 包覆型復(fù)合粉末的芯校被包覆材料完整地包覆著；v 非包覆型粉末的芯核被包覆材料包覆程度是不均勻和不完整

17、的。 （2）按照復(fù)合粉末形成涂層的機理可分為v 自粘結(jié)（增效或自放熱）復(fù)合粉末和工作層粉末。v 工作層復(fù)合粉末品種較多。v 自粘結(jié)復(fù)合粉末多用作基體與工作層間的過渡層，即打底層粉末。它在噴涂時產(chǎn)生放熱反應(yīng)，有助于涂層與基體的結(jié)合，形成致密而又粗糙的過渡層，有效地改善涂敷性能。 塑料粉末塑料粉末（1）熱塑性樹脂（2）熱固性樹脂（3）改性塑料（1） 凈化處理：清除表面污垢。（2） 粗化處理：提高涂層與基體之間的結(jié)合牢度。1、基材表面預(yù)處理 粗化處理可提高涂層結(jié)合強度的理由是：1） 提供表面壓應(yīng)力；2） 提供與涂層顆?；ユi機會；3） 增大結(jié)合面積；4） 凈化表面。 三、熱噴涂工藝1） 表面噴砂，使其

18、粗糙度為Ra3.212.5m；粗化處理的方法粗化處理的方法（1）2） 開槽；粗化處理的方法粗化處理的方法（2）粗化處理的方法粗化處理的方法（3）4） 噴涂粘結(jié)底層。3） 電火花拉毛；2基體表面的預(yù)熱處理基體表面的預(yù)熱處理 v 涂層與基體表面的溫度差會使涂層產(chǎn)生收縮應(yīng)力，從而引起涂層開裂和剝落；去除工件表面的水分；提高工件表面與熔粒的接觸溫度，加速熔粒的變形和咬合，提高沉積速度。v 基體表面的預(yù)熱可降低和防止上述不利影響。但預(yù)熱溫度不宜過高，以免引起基體表面氧化而影響涂層與基體表面的結(jié)合強度。v 一般基體表面的預(yù)熱溫度在100150之間3 3 噴涂噴涂（1）噴涂打底層 在噴砂和噴涂前，必須對基體

19、的非噴涂表面進行保護，其保護方法可根據(jù)非噴涂表面的形狀和特點，設(shè)計一些簡易的保護罩。 保護罩材料可采用薄銅皮或鐵皮。對基體表面上的鍵槽和小孔等不允許外物進入的部位，噴砂前可以用金屬、橡膠或石棉繩等堵塞，噴砂后換上炭素物或石棉等，以防止熔融的熱噴涂材料進入。 或者現(xiàn)在工件表面噴涂一層打底層，以提高涂層基體的結(jié)合強度。 （2）噴涂工作層（1）封孔處理目的： 1） 防止或阻止涂層界面處的腐蝕； 2） 在某些機械部件中防止液體和壓力的密封泄露； 3） 防止污染或研磨碎屑碎片進入涂層； 4） 保持陶瓷涂層的絕緣強度。 封孔處理是在噴涂之后、機加工之前進行。4 4 涂層的后處理涂層的后處理（2）磨光和精加

20、工 熱噴涂涂層的精加工通常采用磨削方法，因為它可以獲得更高的精度與更好的表面粗糙度。 四、了解幾種熱噴涂技術(shù)1 火焰噴涂 用氧燃料氣體作為加熱源，用燃氣或惰性壓縮氣體霧化并加速噴涂材料，在基材表面沉積形成涂層。 火焰噴涂包括線材火焰噴涂、粉末火焰噴涂和棒材火焰噴涂。目前使用最多的是氧-乙炔線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂。表表1幾種常用的燃氣與氧組分燃燒的熱特性幾種常用的燃氣與氧組分燃燒的熱特性（1 1）氧）氧- -乙炔火焰的產(chǎn)生乙炔火焰的產(chǎn)生 燃氣（乙炔）和助燃氣體氧在點火燃燒時產(chǎn)生熱量和一定速度的氣流，即為燃氣火焰，其燃燒反應(yīng)式為：2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q燃氣火焰的分類中性焰：

21、即乙炔在氧中充分燃燒。適宜于噴涂金屬材料；圖（圖（a）中性焰）中性焰還原焰：即乙炔相對氧氣的比例偏大。會提高涂層碳含量且噴涂效率低；圖（圖（b）還原焰）還原焰氧化焰：即氧氣相對乙炔的比例偏大。適宜于噴涂陶瓷材料。圖（圖（c）氧化焰）氧化焰（2）氧）氧-乙炔線材火焰噴涂乙炔線材火焰噴涂u線材火焰噴涂原理和設(shè)備把金屬線以一定的速度送進噴槍里，使端部在高溫火焰中熔化，隨即用壓縮空氣把其霧化并吹走，沉積在預(yù)處理過的工件表面上。線材火焰噴涂原理典型線材火焰噴涂設(shè)備：壓縮空氣供給系統(tǒng)氧-乙炔供給系統(tǒng)送絲機構(gòu)噴槍線材火焰噴涂設(shè)備圖（3 3）氧）氧- -乙炔粉末火焰噴涂法乙炔粉末火焰噴涂法：用少量氣體將噴涂粉

22、末輸送到噴槍的噴嘴前端，通過燃氣加熱、熔化并加速噴涂到基體表面。粉末火焰噴涂的原理示意圖粉末火焰噴涂的典型裝置圖（4）火焰噴涂特點及工藝u火焰噴涂特點：應(yīng)用非常靈活，可噴涂金屬、陶瓷、塑料等；噴涂設(shè)備輕便簡單，可移動；設(shè)備價格低，經(jīng)濟性好。不足：噴出顆粒速度較小，火焰溫度較低，涂層強度較低，氣孔率高，容易氧化。u 火焰噴涂工藝火焰噴涂工藝表面表面預(yù)處理預(yù)處理噴后處理噴后處理噴工噴工作層作層噴打噴打底層底層預(yù)熱預(yù)熱火焰噴涂工藝火焰噴涂工藝：預(yù)熱目的：1） 去除工件表面的水分；2） 提高工件表面與熔粒的接觸溫度；3） 降低涂層冷卻速度，減小涂層內(nèi)應(yīng)力。 預(yù)熱溫度一般控制在100200為宜。可直接用

23、噴槍預(yù)熱 需打底層時，可在噴涂工作層之前用鉬或放熱型的鎳包鋁、鋁包鎳粉末先噴涂一層厚度約0.100.15mm的打底層。嚴格控制噴涂材料的霧化參數(shù)、供給速度、噴涂距離（100150mm）、噴涂角度（6090）、噴槍與工件的移動速度（718mmin）和層間溫度（85MPa）。2） 涂層致密（最高密度可達99.9）。3） 工件表面溫度低。4） 效率非常低，運行成本高，只用于含碳化物涂層的噴涂。（3 3）爆炸噴涂特點）爆炸噴涂特點1） 航空發(fā)動機鈦合金風(fēng)扇葉片阻尼臺上用爆炸噴涂0.25mn厚的C，壽命提高10倍；2） 燃燒室的定位卡環(huán)上噴一層0.12mm厚Cr3C2，壽命提高7倍。（4 4）爆炸噴涂應(yīng)

24、用）爆炸噴涂應(yīng)用（1）超音速火焰噴涂原理 超音速火焰噴涂原理圖。5 5超音速火焰噴涂超音速火焰噴涂1） 焰流速度高但溫度相對較低，適合噴涂含碳化物材料。2） 涂層致密（99.9），表面粗糙度低。3） 結(jié)合強度略低于爆炸噴涂，達70MPa以上。4） 噴涂效率高，但燃料消耗大，噴涂成本比較高。；5） 噪音大(120dB)，需有隔音和防護裝置。（2 2）超音速噴涂的特點）超音速噴涂的特點5）超音速噴涂的涂層質(zhì)量優(yōu)于等離子噴涂的涂層。1 對涂層結(jié)合力要求不高，噴涂材料熔點2500，可采用火焰噴涂。2 對涂層性能要求較高，噴涂高熔點材料時時，應(yīng)采用等離子噴涂。3 工程量大的金屬噴涂施工最好采用電弧噴涂。

25、4 要求高結(jié)合力、低孔隙度的金屬、合金及以某些金屬陶瓷涂層可采用超音速火焰噴涂。5 對于批量大的工件，宜采用自動噴涂。五、熱噴涂工藝的選擇原則五、熱噴涂工藝的選擇原則1 噴涂耐腐蝕涂層(1) 鋁、鋅及其合金涂層：鋅、鋁的腐蝕電極電位高于鐵，涂層有保護作用，可用于橋梁、鐵塔等大型部件的防腐處理(在鋅中加鋁可提高涂層的耐蝕性能，若鋁的質(zhì)量分數(shù)為30，則耐蝕性最佳) 。(2) 不銹鋼涂層：不銹鋼電極電位比鐵高，易在涂層孔隙處產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，所以噴涂后必須封孔處理。(3) 塑料涂層：用于化工、食品等行業(yè)。六、熱噴涂層的應(yīng)用六、熱噴涂層的應(yīng)用(1) 用于耐磨的涂層：1) 涂層硬度超過磨料硬度：如氧化鋁陶

26、瓷涂層或鎳基、鈷基碳化鎢涂層。用于軋輥、螺旋送料器等部件。(2) 用于修復(fù)的涂層：噴涂鐵基或鎳基耐磨合金涂層 。2 噴涂耐磨涂層3 噴涂耐高溫涂層(1) 抗高溫氧化的涂層：如超音速火焰噴涂Cr2C3-NiCr涂層；用等離子噴涂氧化鋁陶瓷涂層。(2) 熱障涂層：使金屬基體與高溫環(huán)境隔離，保持金屬構(gòu)件的力學(xué)性能。（1）生物相容性涂層：在種植體(不銹鋼等)表面用等離子噴涂一層生物相容性好的羥基磷灰石涂層，生物組織可以長入涂層中的孔隙中，與種植體形成牢固的結(jié)合。4 噴涂功能涂層5 裝飾裝飾6 汽車制造汽車制造7 航空航天航空航天各種人工骨圖各種人工骨圖各種人工齒根圖各種人工齒根圖8 8人工種植體生物功

27、能應(yīng)用人工種植體生物功能應(yīng)用（1） 大功率高熱焓等離子噴涂，提高噴涂效率，降低成本。（2） 精密噴涂技術(shù)。（3） 用熱噴涂法部分代替鍍硬鉻的工藝。（4） 新型熱障涂層，如噴涂0.3mm的MCrAlY熱障涂層可使基材溫度降低200300。（5） 噴涂新材料，如納米涂層材料、非晶態(tài)涂層材料。（6） 計算機自動控制，提高生產(chǎn)效率，減少工作強度。七、 熱噴涂技術(shù)主要發(fā)展動向熱噴涂技術(shù)主要發(fā)展動向（7） 在較低溫度下具有高速飛行的噴涂，如脈沖放電線爆噴涂）和冷噴涂技術(shù) 。1 外觀 涂層應(yīng)無剝離、裂紋、大的變形等宏觀缺陷。2 涂層的硬度 用布氏、洛氏、維氏和顯微硬度法測量涂層硬度。八、熱噴涂的涂層質(zhì)量評定

28、八、熱噴涂的涂層質(zhì)量評定（1） 直接測量法：用卡尺或在顯微鏡下測量。（2） 測厚儀測量法：1） 渦流法：利用高頻磁場引起金屬內(nèi)部渦流，渦流產(chǎn)生的磁場又影響探頭的阻抗，測量其阻抗值就可確定涂層的厚度。2） 磁性法：根據(jù)非磁性涂層對探頭磁通量的變化值來測量。3 3 涂層的厚度涂層的厚度（1）涂層拉伸結(jié)合強度：制備試樣，涂層厚度大于0.38mm。用粘結(jié)劑把試樣粘結(jié)在一起，然后將其拉斷，拉伸結(jié)合強度： b FA0式中，b 為涂層結(jié)合強度；F為試樣斷裂載荷；A0為試樣涂層面積。4 4 涂層結(jié)合強度涂層結(jié)合強度（2）涂層剪切強度：用粘結(jié)劑將涂層A粘在B上(a)，然后拉伸使涂層與基材分離；或用(b)方法在材

29、料試驗機上緩慢加壓，直至涂層被剪切剝離，此時涂層的剪切強度F： 式中，P涂層剪切剝離時的載荷；D試樣末噴涂前的直徑；L涂層在試樣上的寬度。DLPF（3）涂層的彎曲強度：將涂層試樣彎曲到一定角度時，涂層開始出現(xiàn)龜裂的彎曲角度就是涂層的彎曲強度。式中，m涂層材料密度（m可從相關(guān)手冊中查得）。csscVVG%100)1 (mc4 涂層的孔隙度涂層的孔隙度（1）計算法：按圖351加工涂層試樣并稱重，涂層密度c： 式中G試樣重量；s 基材密度；Vs基材體積；Vc涂層體積。 根據(jù)c算出涂層孔隙度 孔隙度5 涂層的金相檢測 用金相觀察涂層的組織、涂層與基體的結(jié)合程度、涂層中的微觀缺陷等。（2） 金相法：用金

30、相顯微鏡中的柵格測定孔隙所占的格數(shù)，與總視場格數(shù)的比值即為涂層的孔隙度。第二節(jié) 冷噴涂 冷噴涂是基于空氣動力學(xué)原理的一種噴涂技術(shù)，其原理如圖1 所示，噴涂過程是利用高壓氣體通過拉瓦爾噴管產(chǎn)生超音速流動，將粉末粒子從軸向送入高速氣流中，經(jīng)加速后在完全固態(tài)下撞擊基體，通過較大的塑性流動變形而沉積于基體表面上形成涂層。為了增加氣流的速度從而提高粒子的速度，還可以將加速氣體預(yù)熱后送入噴槍，通常預(yù)熱溫度小于600。冷噴涂系統(tǒng)的構(gòu)成冷噴涂系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2 所示冷噴涂系統(tǒng)基本由6 部分組成，分別為噴槍系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、氣體溫度控制系統(tǒng)、氣體調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和高壓氣源以及粉末回收系統(tǒng)冷噴涂的特點冷噴涂的特點1 冷噴

31、涂工作溫度低；2噴涂粒子沉積率高；3形成涂層的孔隙率低；4設(shè)備相對比較簡單；5工作環(huán)境好。 冷噴涂層組織結(jié)構(gòu)特點及其沉積特性冷噴涂層組織結(jié)構(gòu)特點及其沉積特性由于涂層是粒子以很高的動能撞擊基體后形成的所以涂層的組織一般較致密。圖4 是Al基體上制備Cu 涂層的斷面組織。經(jīng)過腐蝕后由圖5 可以明顯觀察到粒子發(fā)生了劇烈的塑性變形呈延伸拉長的形貌影響冷噴涂質(zhì)量因素主要有一下幾個方面：（1）臨界速度（2）噴涂粉體和基體（3）噴涂及噴涂參數(shù)冷噴涂的應(yīng)用冷噴涂的應(yīng)用 冷噴涂主要用于噴涂具有一定塑性的材料，比如純金屬、金屬合金、塑料以及復(fù)合材料等。特別是由于粒子加熱溫度低，基本無氧化，適用于對溫度敏感（納米、

32、非晶等）、對氧化敏感（Cu 、Ti 等）和對相變敏感材料的涂層制備。第三節(jié) 噴焊一、熱噴焊原理一、熱噴焊原理 采用熱源將涂層材料在基體表面重新熔化或部分熔化，并凝結(jié)于基體表面，形成與基體具有冶金結(jié)合的表面層，把這種表面冶金強化方法稱為熱噴焊，也稱為熔結(jié)。 自熔性合金粉末：利用合金中B、Si元素的作用，獲得高質(zhì)量的噴焊層。B、Si的作用是：（1）降低合金熔點，擴大固液兩相區(qū)（熔點9501200）。（2）起到脫氧還原作用。（3）起到造渣作用。（4）利用B、Si固溶強化、彌散強化、生成的金屬間化合物以及硼碳化合物等，提高合金的硬度和耐磨性。（5）使自熔性合金有良好的噴焊工藝性能。二、常用熱噴焊材料二

33、、常用熱噴焊材料火焰噴焊等離子噴焊真空熔結(jié)激光噴焊三、熱噴焊技術(shù)三、熱噴焊技術(shù)火焰噴焊火焰噴焊：火焰噴涂形成后或先在基體表面噴粉，再對涂層用火焰直接加熱，使涂層在基體表面重新熔化，基體的表面完全潤濕，界面有相互的元素擴散，產(chǎn)生牢固的冶金結(jié)合。 圖高速火焰噴槍圖高速火焰噴槍 用氧乙炔火焰作為噴焊的熱源，把自熔合金粉末噴涂在基材表面，然后在基材不熔化的前提下加熱熔化涂層，獲得致密的、結(jié)合牢固的噴焊層。1 火焰噴焊設(shè)備 噴焊槍例如：氧例如：氧乙炔粉末火焰噴焊乙炔粉末火焰噴焊（1） 預(yù)處理：清潔、粗化被處理工件表面；（2） 預(yù)熱：使工件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臒崤蛎?，減少噴焊層應(yīng)力。（3）噴粉和重熔： 1） 一步法

34、：邊噴粉邊熔化。特點是粉末沉積率高，但涂層厚度不均勻。 2） 二步法：先噴涂，然后用重熔槍將涂層熔化形成噴焊層（“鏡面”反光）。（4） 后處理：噴焊較硬涂層時，應(yīng)采取噴焊后緩冷的措施。2 2 火焰噴焊工藝火焰噴焊工藝3 火焰噴焊的應(yīng)用火焰噴焊的應(yīng)用 等離子噴焊等離子噴焊：采用等離子弧作為熱源加熱基體，使其表面形成熔池，同時將噴焊粉末材料送入等離子弧中，粉末在弧柱中得到預(yù)熱，呈熔化或半熔化狀態(tài)，被焰流噴射至熔池后，充分熔化并排出氣體和熔渣，噴槍移開后合金熔池凝固，形成噴焊層的工藝過程。 真空熔結(jié)真空熔結(jié)：在一定的真空條件下迅速加熱金屬表面的涂層，使之熔融并潤濕基體表面，通過擴散互熔而在界面形成一

35、條狹窄的互熔區(qū)，然后涂層與互熔區(qū)一起冷凝結(jié)晶，實現(xiàn)涂層與基體之間的冶金結(jié)合。 用熱源將涂層材料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無孔隙的冶金結(jié)合。組織致密，冶金缺陷很少，與基體結(jié)合強度高；所用材料范圍窄；基材的變形比熱噴涂大得多；熱噴焊層的成分與原始成分有一定差別四、熱噴焊的特點熱噴焊的特點1）工件表面溫度：噴涂時工件表面溫度900。2）結(jié)合狀態(tài)：噴涂層以機械結(jié)合為主；噴焊層是冶金結(jié)合。3）粉末材料：噴焊用自熔性合金粉末，噴涂粉末不受限制。4）涂層結(jié)構(gòu)：噴涂層有孔隙，噴焊層均勻致密無孔隙。5）承載能力：噴焊層可承受沖擊載荷和較高的接觸應(yīng)力。五、五、 熱噴焊工藝與熱噴涂工藝的區(qū)別熱噴焊工藝

36、與熱噴涂工藝的區(qū)別 越大，涂層性能與原粉末性能偏差越大。噴焊層的約510，噴涂層的幾乎為零。%100BAB6） 涂層稀釋率 ：式中A噴焊金屬質(zhì)量；B基材熔化的金屬質(zhì)量。六、熱噴焊的應(yīng)用 熱噴焊不僅可以用來修復(fù)表面磨損的零件，當(dāng)使用合金粉噴焊時還能使修復(fù)件比新零件更耐磨，所以也將其用于新零件表面的強化和裝飾等，使零件的使用性能更好，壽命更長。第四節(jié)第四節(jié) 堆焊技術(shù)堆焊技術(shù)堆焊的堆焊的簡單介簡單介紹紹幾種常幾種常用堆焊用堆焊技術(shù)的技術(shù)的簡單介簡單介紹紹堆焊的堆焊的應(yīng)用舉應(yīng)用舉例例什么是堆焊？什么是堆焊？ 堆焊是焊接工藝方法的一種特殊應(yīng)用。它的目的不是為了聯(lián)接零件，而是借用焊接的手段改變金屬材料厚度

37、和表面的材質(zhì)，即在零件上堆敷一層或幾層所希望性能的材料。一、堆焊技術(shù)簡介一、堆焊技術(shù)簡介 概念:為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進行的焊接。1 1堆焊方法的特點堆焊方法的特點v 由于堆焊主要在于發(fā)揮堆焊層的特殊性能，所以除修補零件可用相同或相近于基體金屬的焊接材料外，一般都使用具有特殊成分和性能的焊接材料，所以堆焊又有異種材料焊接的特點。v 堆焊層與基體是典型的冶金結(jié)合。v 堆焊層在工作時剝落傾向小。v 可根據(jù)服役性能選擇或設(shè)計堆焊合金。v 堆焊一般采用線材或焊條。v 堆焊的熔覆效率比噴焊高，技術(shù)比熱噴涂、噴焊更加成熟。2 2堆焊的分類堆焊的分類u按熱源分：按熱源

38、分：u按使用目的可分：按使用目的可分： 耐蝕堆焊 耐磨堆焊 增厚堆焊 隔離層堆焊 在金屬零件表面熔敷一層性能特殊的合金層。(1) 堆焊層的成分 堆焊屬于異種金屬焊接，難度較大。3 影響堆焊層性能的因素影響堆焊層性能的因素1） 冶金相容性：取決于堆焊材料與基體在液態(tài)和固態(tài)時的互溶性，是否出現(xiàn)金屬間化合物。2） 物理相容性：兩者之間的熔點、膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率的差異將影響堆焊層的應(yīng)力和結(jié)合強度。(2) 堆焊層與基材的相容性(3) 堆焊層的內(nèi)應(yīng)力 用焊前預(yù)熱和焊后緩冷，或打底層的方法減少堆焊層的內(nèi)應(yīng)力。熔合區(qū)：堆焊層與基體的過渡的分界區(qū)。其與基體之間的分界線稱為熔合線。避免在熔合區(qū)產(chǎn)生脆性相。(4) 堆

39、焊的熔合區(qū)(5) 稀釋率 一般稀釋率越低越好，取決于堆焊方法和堆焊工藝參數(shù)。（6）熱循環(huán)的影響 堆焊材料分鐵基、鎳基、鈷基、銅基和碳化鎢基等。 常見的堆焊材料形狀及適用的堆焊方法。4 4常用堆焊材料常用堆焊材料 按金相組織的不同，F(xiàn)e基堆焊合金可分為珠光體合金、馬氏體合金、奧氏體合金及合金鑄鐵四大類。（1） 鐵基堆焊材料鐵基堆焊材料1) 珠光體鋼堆焊材料：c0.5，堆焊層為珠光體組織，硬度2038HRC?？珊感院?，有一定的耐磨性、韌性和切削加工性能，價格便宜，可用于不要求高硬度零件表面的堆焊和打過渡層的堆焊，及修復(fù)被磨損的零件，如軸類和輥子。用手工電弧堆焊和熔化極自動堆焊，焊前不預(yù)熱。珠光體是

40、奧氏體(奧氏體是碳溶解在Fe中的間隙固溶體)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。得名自其珍珠般（pearl-like）的光澤。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光 體。2）奧氏體堆焊合金 主要包括高錳奧氏體鋼、鉻錳奧氏體鋼和鉻鎳奧氏體鋼三種類型。a.高錳奧氏體鋼堆焊合金（C=0.7%1.2%,Mn=10%14%） ：硬度約170HB，強度高、韌性好，但容易產(chǎn)生熱裂紋，主要用于修復(fù)嚴重沖擊載荷下金屬間磨損和磨粒磨損的零件，如礦山料車、鐵道道岔。一般用手工電弧焊。為減少熱裂紋，應(yīng)采取以下措施：a) 焊前不預(yù)熱，用小電流、斷續(xù)焊、焊后快冷，使碳化物來不及析出。b)

41、 采用短道焊、分散焊、焊后捶擊等方法，以減少焊接應(yīng)力。c) 舊件堆焊時，應(yīng)先磨去表面冷作硬化部分后再焊。奧氏體（Austenite）也稱為沃斯田鐵或-Fe，是鋼鐵的一種顯微組織，通常是-Fe中固溶少量碳的無磁性固溶體。奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，其溶碳能力較大，強度低，可塑性強，膨脹靈敏，無磁性，有一定韌性。b.鉻錳奧氏體鋼堆焊合金 又分為低鉻和高鉻兩類。低鉻錳奧氏體鋼堆焊合金（Cr4%,Mn=12%15%）含有少量的鎳和鉬，焊接性好適用于嚴重沖擊條件下磨粒磨損的場合，如用來堆焊沖擊軋碎機、鏟斗等機器件；高鉻錳奧氏體鋼堆焊合金（ Cr=12%17%,Mn 15%）強度高、韌性好，還有較好的耐腐

42、蝕性、耐熱性和抗熱裂性，主要用來修復(fù)受到嚴重沖擊的金屬間磨損的錳鋼和碳鋼零件，如堆焊熱剪切機、水輪機耐汽蝕堆焊等。c.鉻鎳奧氏體鋼堆焊合金 ：有優(yōu)良的耐蝕性和抗高溫氧化性，主要用于石化企業(yè)中需要耐蝕、耐熱零件（如化工容器及閥門的密封面）的堆焊。常用手工電弧焊和帶極埋弧堆焊堆焊?；氖堑吞迹ê辖穑╀摃r，先用高鉻不銹鋼打過渡層。多數(shù)情況下不預(yù)熱，堆焊電流盡可能小。3) 馬氏體鋼堆焊合金(C=0.1%1.5%,其他合金元素總含量=5%15%)：堆焊層組織為馬氏體，硬度3060HRC。堆焊層韌性、強度和耐磨性都好，是最經(jīng)濟的堆焊材料，可用于齒輪、牽引車底架等的堆焊。堆焊方法有手工電弧堆焊和熔化極自動堆

43、焊，預(yù)熱溫度150350。馬氏體最初是在鋼（中、高碳鋼）中發(fā)現(xiàn)的：將鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織4）合金鑄鐵堆焊合金 可分為馬氏體合金鑄鐵、奧氏體合金鑄鐵和高鉻合金鑄鐵。馬氏體合金鑄鐵（ C=2%5%, 鉻、鎢、鈮、鎳、硼等合金元素總量小于25%）屬于亞共晶合金鑄鐵，由馬氏體+殘余奧氏體+含碳化合物的萊氏體組成。堆焊層硬度5060HRC，抗磨粒磨損性能很好，耐熱、耐蝕和抗氧化性能較好。但是合金比較脆，堆焊時易產(chǎn)生裂紋，一般應(yīng)預(yù)熱300400，主要用于礦山和農(nóng)業(yè)機械中與礦石、泥沙接觸的零件堆焊。殘余奧氏體是淬火未能轉(zhuǎn)變成馬氏體而保留到室

44、溫的奧氏體奧氏體合金鑄鐵（ C=2.5%4.5%,Cr=12%28% ，還含有錳、鎳、鉬、硅等合金元素）這類合金組織為奧氏體+網(wǎng)狀萊氏體共晶組織。堆焊層硬度4550HRC，耐低應(yīng)力磨損，有一定的韌性，可承受中等沖擊載荷，抗氧化性較好，可用于挖掘機斗齒、粉碎機輥等承受中等磨粒磨損的場合。萊氏體（ledeburite）是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，由于萊氏體中含有的滲碳體較多，故性能與滲碳體相近，即極為硬脆高鉻合金鑄鐵（ C=0.5%0.6%,Cr=15%35% ，適當(dāng)加入鎢、鉬、硅、鎳、錳 ）：堆焊組織中含有大量柱狀高硬度的Cr7C3相（圖），有很高的抗磨粒磨損、

45、耐熱、耐蝕性能，用于鏟斗齒、高爐料鐘料斗、推土機鏟刃、犁鏵等設(shè)備的堆焊。堆焊方法有手工電弧堆焊和氧一乙炔焰堆焊，堆焊層允許有一些裂紋。 常用的鎳基堆焊材料Ni-Cr-B-Si型有較低的熔點（1040）、較好的潤濕性和流動性，堆焊層組織是奧氏體+硼化物+碳化物，有優(yōu)良的耐低應(yīng)力磨料磨損和耐金屬間磨損性能，以及耐高溫、耐腐蝕和抗氧化性。因鎳基合金脆，一般制成鑄造焊絲用氣焊或鎢極氬弧焊（TIG焊）堆焊?？捎糜诟邷亻y門、泵的柱塞等零件的堆焊。（2） 鎳基堆焊材料鎳基堆焊材料 稱為司太立合金。具有一定的抗粘著磨損能力和較高的抗氧化、耐蝕和耐熱性能，在650時仍能保持高的硬度。鈷基堆焊材料價格昂貴，應(yīng)采用

46、低稀釋率的氧一乙炔焰堆焊或粉末等離子堆焊，焊前預(yù)熱200500?？捎糜诟邷馗g和高溫磨損工況條件下工件的堆焊，如高溫高壓閥門、燃氣渦輪機葉片、熱剪機刀刃等零件表面堆焊。（3） 鈷基堆焊材料鈷基堆焊材料 堆焊層是含碳化鎢硬質(zhì)顆粒和較軟的基體金屬復(fù)合材料（圖）?；w金屬有鐵基、鎳基、鈷基和銅基合金。碳化鎢堆焊多用氧一乙炔焰手工堆焊，用中性焰，停留時間不宜過長，焊后應(yīng)緩冷。碳化鎢堆焊在石油鉆探、冶金、礦山開采等設(shè)備上應(yīng)用較普遍。（4 ）碳化鎢堆焊材料）碳化鎢堆焊材料（5） 銅基堆焊金屬銅基堆焊金屬 分為青銅、純銅、黃銅、白銅四大類。常用的是鋁青銅、錫青銅。銅基堆焊合金耐腐蝕及耐金屬間磨損性較好，可在

47、鐵基材料上堆焊，制成雙金屬，也可用來修補磨損的零件，主要用于軸瓦、低壓閥門密封面等零件堆焊。各種堆焊材料的性能比較各種堆焊材料的性能比較5堆焊材料的選擇（1）選擇堆焊材料的選擇原則滿足使用要求堆焊合金的經(jīng)濟性（2）選擇堆焊合金的步驟分析工作條件，確定失效類型及其對堆焊層的要求。按一般規(guī)律選擇幾種可供選擇的堆焊合金和堆焊方法。分析這些堆焊合金與基材的相容性，同時要考慮熱應(yīng)力和裂紋傾向的大小， 初步制定對焊工藝。進行堆焊實驗。根據(jù)使用壽命和成本進行評價，確定堆焊材料和堆焊方法的最佳方案。制定嚴密的堆焊工藝。二、幾種堆焊技術(shù)的簡單介紹二、幾種堆焊技術(shù)的簡單介紹手工電弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、埋弧堆焊、

48、CO2氣體保護堆焊、等離子弧堆焊等多種形式，其中埋弧堆焊應(yīng)用最廣。1 1手工電弧堆焊手工電弧堆焊v 多用于小批量零件的表面強化和磨損失效件的修復(fù)。 手工電弧堆焊是將焊條與工件分別接到電源的兩極，電弧引燃后，焊條表面熔化成熔池，冷卻后形成堆焊層。（1 1）手工電弧堆焊工藝）手工電弧堆焊工藝v 焊前清洗 清除表面鐵銹、油污，焊條使用前烘干，350400度，保溫2h。v 焊條的選用v 電源種類和極性v 焊條直徑及焊接電流v 堆焊層數(shù)（2 2）規(guī)范參數(shù)）規(guī)范參數(shù)v 包括焊條選擇，焊條直徑，堆焊電流，堆焊速度，零件的預(yù)熱溫度等。堆焊層厚度/mm1.551.5堆焊層數(shù)1122以上焊條直徑/mm3.2455

49、6堆焊電流/A80100140200180240（3）特點）特點優(yōu)點：設(shè)備簡單、工藝靈活、適于現(xiàn)場或野外操作。缺點：稀釋率高達30%50%。2 氧氧-乙炔火焰堆焊乙炔火焰堆焊v 氧-乙炔火焰堆焊是用氧-乙炔火焰將合金粉末加熱后，噴灑，沉積并熔化在零件表面上形成堆焊層，多采用粉末合金法。v 優(yōu)點：多用途堆焊熱源，火焰溫度低，可調(diào)整火焰能率，小稀釋率，熔深淺，母材熔化量少。堆焊層表面光滑美觀，質(zhì)量好，操作簡便靈活，成本低。v 缺點：熱源分散，溫度不高，效率低，勞動強度大。v 適用于小批量的中小型零件的堆焊。（1 1）氧）氧- -乙炔火焰的分類及性質(zhì)乙炔火焰的分類及性質(zhì)u 中性焰最高溫度為30503

50、150度，主要用 于焊接低碳鋼、低合金鋼不銹鋼、紫銅、鋁及合金u 氧化焰最高溫度31003300度，用于焊接黃銅、錳黃銅、鍍鋅鐵皮等。u 碳化焰最高溫度27003000度，用于高碳鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、鋁、青銅等。（2 2）氧）氧- -乙炔火焰堆焊工藝乙炔火焰堆焊工藝v 堆焊前的準備 v 火焰的選擇v 堆焊工藝參數(shù) (a)焊絲直徑 太細，焊絲熔化太快，易造成熔合不良和表面焊層高低不平，降低焊縫質(zhì)量；太粗，造成過熱組織。v (b)火焰能率 取決于被焊件厚度、金屬材料的性質(zhì)以及焊件的空間位置。v (c)堆焊速度v (d)焊嘴的傾斜角度3 3埋弧堆焊埋弧堆焊v 原理：埋弧堆焊是在電弧高溫作用下使焊劑

51、熔化，形成一個覆蓋在熔池上面的熔焊層，隔絕大氣對堆焊金屬的作用，熔化的金屬與溶劑蒸發(fā)形成的蒸氣在熔渣層下形成一個密封的空腔，電弧在空腔內(nèi)燃燒，使焊條熔化，即電弧埋在熔劑層下面進行堆焊，叫埋弧堆焊。v 埋弧自動堆焊過程：v 優(yōu)點： 焊縫層質(zhì)量好，由于熔渣層對電弧空間的保護，減少了堆焊層的氮、氫、氧含量。埋弧堆焊在焊渣層下面進行，減少了金屬飛濺，消除了弧光對工人的傷害，有害氣體少，改善勞動條件。 埋弧堆焊適用與自動化，生產(chǎn)率高。用于尺寸大，不易變形的零件的表面強化與修復(fù)。v 分類4 4等離子弧堆焊等離子弧堆焊v 等離子弧堆焊是利用等離子弧高溫加熱的一種熔化堆焊方法。具有堆焊層性能好、工件熔深淺、堆

52、焊層稀釋率低、成形好，加工余量小等一系列優(yōu)點，且易實現(xiàn)機械化和自動化。v 等離子弧的型式 轉(zhuǎn)移型（a）、非轉(zhuǎn)移型（d）、聯(lián)合型等離子?。?b和c ）.v 等離子堆焊方法： 填絲等離子弧堆焊，又分為單絲、雙絲、熱絲、冷絲等離子弧堆焊。 粉末等離子弧堆焊v 等離子弧堆焊材料等離子弧堆焊材料自熔性合金粉末 包括鎳基、鈷基、鐵基、銅基等。復(fù)合粉末 由兩種或兩種以上具有不同性能的固相所組成，不同相之間有明顯相界面。5 二氧化碳氣體保護堆焊采用CO2氣體作為保護介質(zhì)的一種堆焊工藝，二氧化碳氣體以一定的速度從噴嘴中吹向電弧區(qū)形成了可靠的保護區(qū)，把熔池與空氣隔開，防止氮、氫、氧等有害氣體侵入熔池，從而提高了堆

53、焊層的質(zhì)量。CO2氣體保護堆焊的優(yōu)點：v 堆焊質(zhì)量好，防腐蝕、抗裂性能強；v 堆焊層變形小v 堆焊層硬度均勻v 生產(chǎn)效率高v 成本低，適應(yīng)性強CO2氣體保護堆焊的不足：v不便調(diào)整堆焊層成分v稀釋率高v飛濺大、合金元素易燒損6激光堆焊激光堆焊激光堆焊是以激光為熱源堆焊方法，包括激光合金化和激光熔覆等工藝特點：1）焊接速度高，冷卻速度快； 2）熱畸變小，厚度、成分和稀釋率可控性強； 3）可以得到組織致密性能優(yōu)越的堆焊層； 4）可以節(jié)省高性能的材料，同時可以實現(xiàn)在普通材料上覆焊高性能堆焊層。7帶極電渣堆焊帶極電渣堆焊v 帶極電渣堆焊是利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源，將電極和焊件表面熔化，

54、冷卻后形成堆焊層的工藝方法。v 優(yōu)點：焊接速度、生產(chǎn)率高、焊劑消耗率低、焊道表面成形更美觀等。8鎢極鎢極-熔化極間接電弧焊堆焊熔化極間接電弧焊堆焊原理：焊接電流從焊接電源的正極出發(fā)進入到熔化極焊槍的焊絲中，焊絲與鎢極之間形成電弧，并使電流從鎢極流回至焊接電源的負極。電弧使焊絲端頭熔化形成熔滴，在各種力作用下，熔滴過渡到工件，將電弧熱量間接傳遞給工件，焊縫金屬與工件表面之間形成冶金結(jié)合，就是鎢極-熔化極間接電弧焊堆焊特點：焊縫的熔覆率高，稀釋率很小。P85圖5-12 9雙電極焊條單弧堆弧雙電極焊條單弧堆弧雙電極焊條單弧堆弧雙電極焊條單弧堆弧是指焊接時雙電極焊條的兩焊芯用特制的焊鉗夾持分別接電源的

55、正負兩極，工件不接電源，電弧在雙電極焊條相互絕緣的兩個焊芯端部形成，電弧可在離工件不同距離空間進行引弧和燃燒，兩極型斑點分別在兩焊芯上。主要利用弧柱熱量和熔滴攜帶熱量熔化母材，改變了被焊工件的熱循環(huán)，降低了堆焊過程中母材吸收的熱量。雙電極焊條兩芯間距是控制電弧電壓的最重要因素,焊接時調(diào)節(jié)雙電極焊條與工件間距離對電弧電壓影響很小,隨焊接電流增大,電弧電壓略有升高。用藥皮重量系數(shù)為45.6%的24mm鈦鈣型雙電極焊條,在兩芯間距為1.21.7mm,焊接電流為180220A的條件下進行焊接可獲得具有良好焊縫成形和力學(xué)性能的焊縫。二、堆焊質(zhì)量及常見缺陷的預(yù)防措施二、堆焊質(zhì)量及常見缺陷的預(yù)防措施v 堆焊質(zhì)量v (a)防止焊縫層金屬開裂 進行焊前預(yù)熱和焊后緩冷v (b)防止堆焊層金屬的硬度不符合要求v (c)防止堆焊件變形v (d)提高堆焊效率v 常見缺陷及預(yù)防措施v (a)氣孔 主要是焊前處理和堆焊工藝參數(shù)的影響。v (b)裂紋 主要受基體材料處理和工藝參數(shù)的影響。v (c)夾渣的未焊透 主要是由工藝參數(shù)不穩(wěn)定和操作不當(dāng)引起。v (d)焊道成形不良 主要是操作不當(dāng)所致。三、三、 堆焊方法的選擇堆焊方法的選擇選擇合適的堆焊方法，應(yīng)著重考慮以下因素v 堆焊層的性能質(zhì)量要求