淺析火焰噴焊涂層缺陷補救方法

顧海成

摘 要：本文敘述層流輥火焰噴焊常見的涂層缺陷及缺陷修補方法的研究過程。通過對層流輥缺陷補救結果的檢驗，說明該補救方法是一項可以廣泛推廣的修補新技術。

關鍵詞：火焰噴焊；缺陷；補救方法

中圖分類號：TG174 文獻標志碼：A

0 前言

層流輥是馬鋼CSP生產線上的重要組成部分，采用“兩步法”火焰噴焊技術對其進行表面強化，使表面具有耐腐蝕、抗高溫氧化和耐磨性，滿足其使用性能。但在制造過程中，噴焊層很容易出現各種類型的表面缺陷，為了補救缺陷，我們對其進行了試驗。

1 表面缺陷種類

1.1 噴焊層表面呈波紋狀

產生的主要原因是重熔溫度過高，導致涂層造成流淌，使得噴熔層成形差，出現波浪狀、不光滑，影響表面平整程度，潤濕性也明顯變差，會產生卷邊現象，如圖1所示。

1.2 噴焊層中有氣孔

主要原因是重熔溫度過低，重熔時噴槍前移速度過快，熔渣尚未安全浮出而熔池已開始凝固，于是便形成夾渣，此時噴熔層不能與基材實現良好的冶金結合，涂層容易脫落，結合強度低，如圖2所示。

1.3 輥身彎曲

主要因為一是輥在受熱過程中產生塑性變形，如使用頂針等夾具，松懈不及時，輥身就會彎曲；二是冷卻過快，受熱不均勻引起的。

1.4 重熔槍噴炸造成合金層表面坑型缺陷

產生原因是氧氣和乙炔的壓力與流量有大的波動或者重熔槍口有積碳，引起槍口噴炸，造成熔融表面坑型缺陷，如圖3所示。

1.5 噴焊過程，控制不當易產生冷裂紋

主要是噴焊層與底層的熱膨脹系數不同。如果噴粉后不能立即重熔，且重熔前預熱溫度不夠，重熔后冷卻速度過快，都易產生冷裂紋，如圖4所示。

2 補救實驗

2.1 試驗前的準備

2.1.1 待補救層流輥

缺陷層流輥數量：5件；型號：Φ300×2300；噴焊層材質：Ni 60合金；毛坯尺寸Φ298，噴焊后輥徑Φ300.80-301，每件缺陷數量≥1，缺陷處深度一般在h<1mm，每根輥子缺陷各不相同，分別為夾渣、裂紋、凹坑、彎曲、波紋。

2.1.2 補救設備

630車床、噴砂機、噴粉槍、重熔槍及相關旋轉裝置及鎳60合金粉。

2.2 補救方法

2.2.1 缺陷的清除

（1）坑型缺陷和表面波紋狀缺陷的清除

上630車床對層流輥以輥面找正，車盡缺陷后表面粗糙度達12.5 mmRa左右，徑向長度滿足加工刀具所要求的最小寬度和坑型缺陷最大周長，并在車削交界處車30°～45°度斜坡，如圖5所示。

（2）夾渣的清除

上630車床對層流輥以輥面找正，對局部夾渣缺陷，采用局部車至Φ299并在車削交界處車30-45度斜坡；對整輥夾渣缺陷，采用整輥車至Φ299。

（3）輥身彎曲

上630車床對層流輥以輥面找正，標注跳動最高點，將整輥加熱到600℃～650℃，高點在上靜止一段時間（可通過實驗求得）后，旋轉緩冷。彎曲一般用此方法都能矯直。

（4）冷裂紋

用超聲波探傷檢測裂紋深度，上630車床對層流輥以輥面找正，車去裂紋缺陷，并在車削交界處車30°～45°斜坡。

2.2.2 預熱噴砂

對待補救部位進行預熱，預熱的目的是為了提高噴涂粒子與待修補表面接觸時的界面溫度， 消除輥面的水分和油污。為了使涂層與基體合金層很好地結合，對待修補表面進行兩次噴砂，增大涂層與待修補表面的機械咬合力， 使表面更加活化，以提高涂層與待修補表面的結合強度。噴砂面積必須覆蓋整個待補救表面，徑向長度過斜坡為車表面50mm左右。

2.2.3 噴合金粉

噴砂之后，應立即轉入噴粉工序，噴粉采用氧乙炔焰，選擇中性偏氧化火焰，對噴砂表面均勻噴粉，如圖6所示。

2.2.4 重熔

重熔是缺陷補救的重要環節。將整輥加熱至800℃以上，從靠近倒角的一端，對局部的合金粉進行重熔。重熔時要靠操作者觀察噴涂層表面狀態及顏色的變化來控制和調節重熔溫度。試驗中發現，加熱溫度對熔化涂層在工件表面的潤濕效果有明顯影響，重熔溫度升高，熔化涂層的表面張力降低，使液態涂層容易鋪展，提高了涂層的潤濕性。當噴涂層在火焰的加熱下逐漸變亮，并出現“鏡面反光”時，即表明噴涂層已經熔融，此時熔渣上浮，合金層與基體發生冶金反應，應將火焰立即移到其他部位，使合金粉熔化后形成平整面，如圖7所示。

2.2.5 修補后涂層檢驗

對修補部位進行超聲波探傷和車削檢驗，合金粉和基體融合處未發現有缺陷存在，表明合金粉和合金層在重熔時發生了冶金反應，相互融合。

3 結果分析

通過對火焰噴焊涂層缺陷補救結果的研究，確定一種確實可行的新技術，具有投資少、見效快、經濟效益高等顯著特點，為國家減少能源的浪費，為企業增加了經濟效益。

參考文獻

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