火焰喷除,是指利用气体燃烧火焰的高温将
喷涂材料(金属丝或粉末) 熔化,并用压缩空气流将它喷射到工件表面上形成涂层。
介绍
火焰喷涂是利用燃气乙炔、丙烷、甲基乙炔一丙二烯( MPS)、氢气或天然气与助燃气体氧混合燃烧作为热源,
喷涂材料则以一定的传输方式进入火焰,加热到熔融或
软化状态,然后,依靠气体或火焰加速喷射到基体上。根据喷涂材料的不同,可分为丝材火焰喷涂和
粉末火焰喷涂。
丝材
丝材火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧的热源,将连续、均匀送入火焰中的喷涂丝材加热、熔融,再通过高压气体雾化成微粒状,直接喷射到预先处理过的工件表面,连续
沉积形成金属、合金涂层。这种工艺方法是目前国内最常用的
热喷涂技术之一,主要喷涂锌、铝、
锌铝合金材料,用于大型钢结构件的长效防腐蚀。
构造
丝材火焰喷涂由丝材火焰喷涂枪进行喷涂。喷涂源为喷嘴,金属丝经过喷嘴中心,通过围绕喷嘴和气罩形成的环形火焰,金属丝的尖端连续地被加热到其熔点,然后,由通过气罩的压缩空气将其雾化成喷射粒子,依靠空气流加速喷射到模具基体材料上,从而熔融的粒子冷却到
塑性或半熔化状态,也发生一定程度的氧化。粒子与基体撞击时变平并粘接到基体上,随后与基体撞击的粒子也变平并粘接到基体的粒子上,从而堆积成涂层,如图1所示。
特点
丝材的传送靠喷枪中的空气涡轮或电动机旋转,其转速可以调节,以控制送丝速度。采用空气涡轮的喷枪,送丝速度的微调比较困难,而且其速度受压缩空气的影响而难以恒定,但喷枪的质量轻,适用于手工操作;采用电动机传送丝材的设备,虽然送丝速度容易调节,也能保持恒定,喷涂自动化程度高,但喷枪笨重只适用于机械喷涂。
丝材火焰喷涂效率高,但喷出的熔滴大小不均,使得涂层结构不均匀,孔隙率也较大,且拉丝
喷涂材料的成形工艺受到限制。
粉末
粉末火焰喷涂是以氧乙炔火焰为热源,把自熔剂合金粉末喷涂在经过预处理的工件表面上,在保证工件不熔化的前提下,加热涂层,使其熔融并润湿工件,通过液态合金与固态工件表面的相互溶解、扩散,形成呈冶金结构并具有特殊性能的表面熔覆层,其装置如图2所示。
粉末火焰喷涂与丝材火焰喷涂的原理基本相同,而且设备装置也基本与丝材火焰喷涂相类似。不同之处是
喷涂材料不是丝材而是粉末。粉末火焰喷涂只是将送丝机构改为与喷枪固定规格的送粉装置,粉末材料可以是金属粉、合金粉、复合粉、碳化物粉、陶瓷粉。
粉末火焰喷涂中一般没有压缩空气参与雾化、加速,喷涂粒子的推动力直接来自燃料气的作用,故喷涂粒子飞行速度较小,涂层结合强度较低,孔隙率较高。中性焰是最常用的热喷涂火焰,中性焰喷涂时,喷涂材料既不易被氧化,也不会由于过剩乙炔的分解而带来增碳,能较好地保证喷涂层的质量,适用于任何金属及其合金的喷涂。粉末火焰喷涂喷枪喷出的颗粒速度较高,火焰温度低,因此涂层的结合强度及涂层本身的综合强度都比较低,且比其他喷涂方法得到的孔隙率高。
优缺点
火焰喷涂技术的基本特点是:①一般金属、非金属基体均可喷涂,对基体的形状和尺寸通常也不受限制,但小孔目前尚不能喷涂;②涂层材料广泛,金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料,可使表面具有各种性能,如耐腐蚀、耐磨;耐高温、隔热等:③涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能,含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB,喷焊层可达65HRC;④火焰喷涂对基体影响小,基体表面受热温度为200~250℃,整体温度约70℃~80℃,故基体变形小,材料组织不发生变化。
火焰喷涂技术的缺点:①喷涂层与基体结合强度较低,不能承受交变载荷和冲击载荷;②基体表面制备要求高;③火焰喷涂工艺受多种条件影响,涂层质量尚无有效检测方法。
安全与防护
1 、氧气瓶未装减压器前应略为打开氧气阀门把污物吹除干净,以免灰尘、垃圾进入减压器而堵塞,造成事故.
2 、禁止把氧气瓶和乙炔瓶以及其它可燃气体的钢瓶放在一起;凡易燃品、油脂和带有油污的物品,不能和氧气瓶同车运输.
3 、搬运氧气瓶和乙炔瓶时,应将瓶口颈上的保护帽装好,使用时,应放在妥善可靠的地方,才能把瓶口颈上的保护帽取下.在扳瓶口帽时,只能用手或扳手旋下,禁止用金属锤敲击,防止产生火星而造成事故.
4 、氧气减压表螺母在氧气瓶嘴上至少要拧上6~8扣.螺丝接头应拧紧,减压表调节螺杆应松开.
5 、在把氧气瓶、减压器装好后,慢慢地打开氧气阀门,检查减压器连接氧气瓶的接头是否漏气,表指示是否灵活,开启氧气阀时,头脸不要对着减压表,应站在减压器侧面或后面.检查漏气时不得使用烟火或明火,可用肥皂水检查,检查不漏后方可使用.
6 、严禁氧气瓶口接触油脂,或用油污的扳手拧
氧气瓶阀和减压连接螺丝.也不允许戴油污的手套,以免产生燃烧爆炸事故.
7 、氧气瓶、乙炔瓶及减压器在使用前后应妥善安放,避免撞击和振动.
8 、使用乙炔瓶、氧气瓶时应垂直立放,并设有支架固定,防止跌倒.
9 、氧气瓶与乙炔瓶、易燃易爆物品或其它明火要保持8~10米以上的距离.在某种情况下,确实难以达到8~10 米时,应保证不小于5米,但必须加强防护.
10 、氧气瓶中的氧气不允许全部用完,至少留1~2公斤/厘米2的剩余压力.
11 、冬天如遇到瓶阀和减压器冻结时,可以用热水、蒸汽或红外灯炮给予解冻,严禁使用明火加热.
12 、禁止使用铁器猛击气瓶各部,也不能猛拧减压表的调节螺杆,以防气流高速冲出,因局部磨擦产生高温而发生事故.
13 、夏天露天操作时,氧气瓶和乙炔瓶应防止直接受烈日曝晒,以免引起气体膨胀发生爆炸,必须放在凉棚内或用湿布掩盖.