喷焊技术：提高表面硬度、耐磨性、承受冲击载荷的修复方案

(1）概述

喷焊是将喷涂在工件表面的自熔性粉末涂层,用高于喷涂层熔点而低于工件熔点的温度(1 000 ～1 300 ℃)使喷涂层颗粒熔化,生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中,使颗粒间和基体表面润湿,通过液体合金与固态工件基体表面的互溶与扩散,使致密的金属结晶组织与基体形成0.05 ～0.1 mm 的冶金结合层。 喷焊层与基体结合成焊合态,其结合强度升高到400 MPa,与喷涂层相比,其与基体的结合强度高,可承受冲击载荷,抗疲劳,组织致密,耐磨、耐腐蚀。

喷焊技术适用于承受冲击载荷、要求表面硬度高、耐磨性好的零件修复。 例如,挖掘机铲斗齿、破碎机齿板等。

(2）氧-乙炔火焰喷焊技术

1)喷焊粉末

喷焊选用的粉末是熔点低于基体材料的自熔性合金粉末,这种合金粉末是以镍、钴、铁为基体的合金。 使用时,可根据标准规定的氧-乙炔喷焊合金粉末化学成分和物理性能,结合厂家产品样本选用。

2)一步法喷焊

一步法喷焊是使用同一支喷枪边喷粉边重熔的操作方法。

喷焊前表面预处理的方法与喷涂前表面预处理基本相同。 如果工件表面有渗碳层或渗氮层,预处理时必须清除。 工件预热温度,一般碳钢为200 ～300 ℃,耐热奥氏体钢为350 ～400 ℃。 火焰使用中性火焰或弱碳火焰。

工件达到预热温度后,立即在待喷表面均匀喷涂厚0.1 ～0.2 mm 的合金粉末,将工件表面保护起来,以防表面氧化;然后用火焰集中加热工件某一局部区域,待已喷涂粉末熔化并出现润湿时,立即按动送粉开关进行喷粉到适当厚度,并用同一火焰将该区域涂层重熔。 待新喷涂层出现“镜面反光”后,再将火焰均匀缓慢移动到下一局部区域。 重复上述过程,直到喷焊完成整个工件表面。 喷嘴与工件表面的距离为:喷粉时50 mm 左右,热重熔时20 mm 左右,喷焊层厚度一般为0.8 ～1.2 mm。(www.xing528.com)

喷焊后处理采用均匀缓冷或等温退火。

一步法喷焊对工件输入的热量小,工件变形小,应用于小型零件或小面积喷焊。

3)二步法喷焊

二步法喷焊是将喷粉和重熔分为两道工序,即先喷粉后重熔。 不一定使用同一喷枪,甚至可以不使用同一热源。

喷焊前表面预处理和一步法喷焊相同。

工件整体预热后,均匀喷涂0.2 mm 保护层,喷涂距离为150 ～200 mm;然后继续加热至500 ℃左右,再在整个表面多次均匀喷粉,每一层喷粉厚度不超过0.2 mm,达到预计厚度后停止喷粉,然后开始重熔。

使用重熔枪,用中性火焰对喷涂层进行重熔处理。 喷焊距离为40 mm,将涂层加热至固-液相线之间的温度,当喷焊层出现“镜面反光”时,说明达到重熔温度,即向前移动火焰进行下一个部位的重熔。 每次喷焊的厚度为1 mm 左右。 若重熔厚度不够,可在温度降到650 ℃左右时再进行二次喷粉和重熔,最终的喷焊层厚度可控制在2 ～3 mm。

喷焊后热处理,可采取空气中自然冷却、缓冷或等温退火。 中低碳钢、低合金钢工件,薄喷焊层、形状简单铸铁件,采用空气中自然冷却方法。 锰、钼、钒合金含量较高的结构钢件、厚喷焊层,形状复杂的铸铁件,采用在石灰坑中缓冷或采用石棉包裹缓冷的方法。

根据工件的需要,可使用车削或磨削方法对喷焊层进行精加工。 二步法喷焊对工件输入的热量较多,工件变形大,但生产率高,适用于回转件及大面积喷焊。