煤矿机械再制造和防腐中热喷涂技术应用
2021-04-02
煤矿生产环境复杂,生产设备防腐蚀能力至关重要。热喷涂修复和改造以“尺寸恢复、性能提升及耐腐蚀”为特色,具有喷涂材料广泛、基体形状与尺寸不受限制、涂层厚度容易控制、工艺简单、基体受热影响小、能赋予零件表面特殊性能等特点,特别适合应用于煤矿机械的修复及防腐领域。
基本原理
热喷涂基本设备包括喷枪、热源、喷涂材料、载气控制器等。热喷涂技术是借助喷涂设备,在一定气压下,将被加热的合金粉末以一定的速度覆盖在基体表面,达到锚固的目的。合金粉末在机体表面形成一定强化涂层,对零件形成保护和加强的作用。
使用热喷涂技术进行零件加工再制造,需经过三个阶段。一是熔化阶段,在金属粉末到达高温区域时被熔化,形成金属熔滴。二是熔滴雾化,即形成的熔滴在气流或者热源的作用下,雾化成细微熔滴向前喷射。三是金属离子与基体表面形成冲击并凝固,由于基体表面相对粗糙,容易使金属离子停留在表面,最后冷凝收缩,形成零件表面的金属涂层。
使用热喷涂技术进行零件修复强化时,粉未金属与基体金属的结合方式属于机械结合,也就是金属材料的熔滴和零件基体表面形成机械键相互啮合。
关键技术
对于减速机壳体、轴承座等铸铁件,在喷涂前要清理油污。铸铁密度小、孔隙大,润滑油等在长期工作中容易渗入到微孔中,可用多次火焰烧蚀的办法进行解决。喷涂时应注意喷涂方向,保证涂层厚度的一致性。
工艺流程
工件表面预处理。为了使涂层和基体材料很好地结合,以满足喷涂工艺的需求,基体材料表面必须进行预处理,包活表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。
预热——预热的目的是为了消除工件表面的水分,提高喷涂时涂层体界面的温度,减少基体材料与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力,以避免由此导致的涂层开裂,改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小、形状和材质以及基体材料和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般控制在60~120℃。
喷涂——喷涂操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有很多种,采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况以及对涂层质量的要求。
喷涂后续处理——有些涂层在喷涂后不能直接使用,必须进行各种后续处理。例如,对用于防腐蚀的涂层要进行封孔处理,以防止腐蚀介质渗入涂层的孔隙而腐蚀基体;对有些承受冲击磨损或高应力载荷的涂层,要进行纵容处理,使其与基体的结合从以机械结合为主转变为普遍的冶金结合,以提高涂层的结合强度;对有尺寸精度等特殊要求的涂层,要进行适当的机械加工等。
应用效果
相比普通的刷防锈漆,采用热喷涂对井下设备进行防腐处理,其防腐能力可提高20倍,设备使用寿命可达30年。
对于磨损后的减速机壳体、轴承座等铸铁件,采用热喷涂修复后,不仅恢复了尺寸,耐磨性也较新件提高2倍以上。
对露天工程机械传动和操作部分中的薄壁零件,采用热喷涂修复效果良好。
应用前景
热喷涂处理后的零部件,具有耐磨、耐腐蚀的特点,特别适合于高温、高湿、粉尘等恶劣的矿山环境。将热喷涂技术运用在煤矿机电设备维护和保养中,是一种简单易行的有效方法,可以显著提高设备的使用寿命,降低生产成本,在煤炭行业中应用前景广阔,可取得显著的经济效益。