最火火焰喷焊修复铸件的表面缺陷一

火焰喷焊修复铸件的表面缺陷(一)

摘要:选用F103 、F303 自熔性合金粉末为喷焊材料,采用氧乙炔焰”一步法”喷焊方法,针对HT220 铸铁表面缺陷,通过喷焊修复试验,研究了喷焊工艺对涂层质量的影响,通过扫描电镜、金相显微镜等分析仪器,对涂层组织结构及结合机理进行了分析研究。结果表明,采用合理的喷焊工艺,可明从整体上看显的提高涂层的结合强度,改善涂层组织的性能,可实现涂层与铸件基体具有良好的微冶金结合机理。

关键词: 火焰喷焊工艺 铸件表面缺陷修复 涂层机理 前 言

铸件缺陷是在铸造成形过程中产生的,一般呈残缺不圆满或不连续的表面或内部缺陷。由于这些缺陷往往会造成产品的报废,从而大大地增加了生产成本,所以常常通过修复的方法来减少废品率,降低生产费用。随着科学技术的高速发展,对于铸造缺陷的修复范围也在不断拓宽,从而进一步降低了铸造产品的废品率。制造厂家通常根据这些零部件的使用条件来确定能否进行修复,对于材质不合格或主要部位存在缺陷的铸件,一般定为不可修复类;对于铸件的非加工面或加工面上外露的气孔、夹渣、缩孔、缩松、砂眼、加工超差等缺陷均定为可修复类。目前修复铸件缺陷的方法较多,通常采用电弧冷焊、热焊、气焊、钎焊等方法,众所周知,铸铁的焊接性差,容易产生白口化和焊接裂纹,给铸件的焊修带来一定的难度,所以有时也采用塞补、填补和胶接等机械的修补方法[] 。

随着科学技术的进步,有力的推动了高新技术的迅速发展,热喷涂就是新崛起的一种表面改性技术,近年来人们通过对喷涂材料、喷涂设备、喷涂工艺的不断研究开发,热喷涂技术在很多行业中得到了普遍的认可,在铸件表面缺陷修复方面,目前喷涂技术的应用虽然没有普及,但在某些方面同样取得了良好的效果[3] 。

试验条件

1.1 试验材料 试验母材选用常用的HT220 灰口铸铁,试件尺寸见图1 。涂层材料根据产品的使用要求、加工性能、生产成本等条件,选用国产镍基F103 、铁基F303 自熔性合金粉为喷焊材料(铁基焊粉价格约为镍基焊粉价格的63 %) ,涂层材料的线胀系数为14 ×10 - 6 ～1 6 ×1 0 - 6 / ℃,成分及性能见表1 。 1.2 喷焊方法

考虑到铸件缺陷具有形态多样性、位置不确定性,本试验采用氧乙炔焰“一步法”喷焊工艺,喷焊枪选用QH - 2/ h 型。 1. 3 测试仪器

用OLMYPUS PMG - 3 光学显微镜,对母材及涂层的组织结构、涂层与基材界面、热影响区的组织进行分析。用XL30/ PMP 电子探针显微分析仪,对涂层与基团结协作协力攻关材结合区的形貌特征、化学成分进行同位分析。 2 喷焊工艺对涂层质量的影响

“一步法”喷焊工艺主要包括工件表面预处理,喷焊,后处理等工序。 2. 1 工件表面预处理对涂层质量的影响

工件表面预处理主要包括喷焊部位脏物清理和表面粗化。铸件表面的脏物主要是铁锈、氧化皮、夹渣、夹砂等,经过机械加工的铸件表面还可能存在油污。在锈蚀面上直接喷焊,经手工铲检,喷焊层沿结合面脱落。经断面宏观检查,发现在喷焊层与基体的界用于医疗器材行业的多种利用场合面上有氧化皮存在,并出现断续的链状夹渣。对机械加工后未经去油处理直接进行喷焊后,发现液态涂层金属在固态工件表面上呈球状,铺展性差。试验证明工件表面的清洁程度直接影响润湿性,从而影响了涂层的结合强度。

对工件喷焊部位表面粗化程度做了相应的试验,其结果是粗化表面粗糙的工件润湿性比表面光洁的要好,经分析认为,由于粗糙表面上有纵横交错的沟槽和凸凹不平的坑穴,起着特殊毛细管作用,有利于熔化合金沿工件表面流布,改善了润湿性和加强了微冶金结合,同时也增大了涂层与基材的结合面积,使结合强度大大地提高。本文采用砂轮打磨后通过喷砂粗化处理,然后进行喷焊的工艺,试验证明,涂层与基材结合界面的质量比较理想,见图2 。 2.2 喷焊工艺对涂层质量的影响

喷焊工艺包括工件的预热、喷涂保护层粉、喷焊及保温缓冷等工序。 2. 2. 1 工件预热对涂层质量的影响

在喷焊之前对工件进行预热,主要是使基体与喷焊层的温差减少,降低它们之间由于温差引起的内应力。另外可减缓冷却速度,防止冷却时因收缩发生涂层崩落或产生裂纹。提高预热温度再生塑料造粒机的本身优势也使得其可以延续发展下去有利于涂层的重熔,能显著地改善涂层的润湿性。但是预热温度过高会造成基体金属的氧化,阻碍涂层与基体的结合,故预热温度不宜过高。预热温度过低,则很容易产生喷焊层脱落、卷边等现象。