(一)、 概 述
热喷涂技术是一门广泛适用于材料表面防护、表面强化、表面装饰、表面修复的应用技术,它可在各种固体工程材料制品表面,喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料以及由这些材料所组合形成的复合材料,使之形成牢固的结合层,从而使制品表面获得耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、隔热、导热、绝缘、导电、辐射、防辐射、低摩擦、防咬合、密封等等特殊的性能,达到节约贵重材料、降低制造成本、提高使用寿命、节省能源之目的;机械零部件在运行过程中,因磨损、腐蚀或新零件在制造过程中加工超差,也可以用热喷涂工艺予以修复,从而达到修旧利废之目的。
实现热喷涂工艺的方法有多种,其中以气体燃焰粉末喷涂工艺(简称火焰喷涂)最为经济,也最为方便灵活。但常规的火焰喷涂方法,由于受到温度和速度的限制,使其应用范围受到局限,涂层的质量也不太高。
CP系列喷枪的巧妙设计(中国专利)不仅大大提高了涂层的质量,也大大扩展了火焰喷涂工艺的应用范围,它把“火焰喷涂”工艺提高到一个新的台阶。
(二)、CP-3000型多功能亚音速喷枪的特点
CP-3000型喷枪是在CP-1000型亚音速喷枪成功应用的基础上作了重大改进而设计成的。
1、特殊的射吸式进气和螺旋式混气结构(专利),使之能在有限的乙炔压力下,极大限度的提高燃烧效率和功率,扩大了高速火焰喷涂所能喷涂的材料范围;
2、特殊的气体加速结构(专利),使粒子的飞行速度大大地提高,可达150~300m/s(速度与粉末粒子的粒度和质量有关),因而,涂层的结合强度很高、气孔率极低;
3、强制性的气体冷却结构(专利),把冷却气携带的热能返回加速室,变为加速气,使热能得到二次利用,从而大大节省了能源;
4、各气体参数均由一个“三连球阀”(专利)集中控制,只有“点火”、“工作”两个工位,省去了点火过程中的繁琐程序,给操作者带来极大的方便;为了“关闭”后吹去残留在气体混合器内的燃气,还设计了一个“吹气”的挡位,即在燃气关闭的情况下,继续保持氧气和空气的流通,进一步防止回火现象的发生;
5、送粉气流量也采用了挡位控制方式,针对喷涂不同的材料改变不同的流通孔径,便改变了送粉气的流量,无须每次喷涂时再调整送粉气流量,使操作过程变得更为简单;送粉量也可预先设定,并具有一定的重复性;
6、倾斜式的重力-射吸式送粉器,可以360度旋转,因而可以全方位作业;
7、在喷涂氧化物陶瓷时,采用氧气送粉是有利的,本装置可以方便地将空气送粉方式转变为氧气送粉方式(将喷枪顶部的送粉气流调节阀旋至“0”位置,再将喷枪右侧面的氧气送粉开关反时针方向旋转一定角度,便可实现氧气送粉。旋转角度的大小需通过试验来决定。)。
(三)、喷枪的结构
喷枪由枪体、枪柄、喷嘴-混合器组件、枪套、控制阀和重力-射吸式送粉器等主要部分组成。
枪体是各种气体的分配中心;控制阀同时控制三种气体在点火状态和工作状态下的气体流量;喷嘴-混合器组件则是喷枪的心脏,是产生高温高速焰流的核心部分;重力-射吸式送粉器可保证粉末在不增加外来气流的条件下,均匀出粉(对非球形粉末,均匀度稍差),并具有一定的重复性。喷枪结构见喷枪拆装图。
(四)、喷枪的应用范围
1、各种金属及其合金,包括自熔性合金、低熔点金属及合金,如锌、铝、钛、铜及巴氏合金等;
2、各种常用工程陶瓷,如灰色氧化铝(Al2O3-TiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铬(Cr2O3)、钴-碳化钨(Co/WC)、镍-碳化钨(Ni/WC)、镍铬-碳化铬(NiCr/Cr3C2)、纯碳化铬(Cr3C2)、二硼化钛-氧化铝(TiB2-Al2O3)等等。
3、如果选配“高熔点喷嘴-混合器组件”(选购件)还可以喷涂更高熔点的陶瓷,如纯氧化铝(α-Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、硼化钛(TiB2)等等。
(五) 使用条件
1、燃气:通常情况下均采用瓶装乙炔通过减压阀供气,但不必用防回火器,因为阻力太大会影响供气量。若要选择其它燃气,则需另外选配喷嘴-混合器组件。
特别提示:乙炔的质量对火焰参数影响很大,特别是喷涂陶瓷材料时,建议选择纯度高的乙炔气体。
2、助燃气: 瓶装氧气,通过减压阀供气。
3、压缩空气: 压缩空气必须是经过净化处理后的干燥、清洁、无油并经减压阀恒压输出的空气。采用单独的空压机供气时,空压机的排气量不小于0.6m3/min,排气压力为0.7~0.8MPa,输出端通过一个排气量不小于1m3/min的空气净化器,并将净化器上的压力表更换为空气“减压阀”,通过减压阀将压力恒定在0.35Mpa~0.4MPa,再接至喷枪。
建议采用汇流排集中供气,这样既能保证较长时间的作业,又能使氧气和乙炔气得到充分利用。
为了避免因现场条件的差异(管线长度,弯曲程度)对喷涂
参数的影响,建议选购专门配置的
轻便式仪表箱。这样操作者在就近
就可以方便的观察到气瓶压力的
变化,以便及时作出调整或更换
气瓶。
(六)、操作程序
注意事项:使用喷枪之前,请您首先检查喷枪各螺纹联接部分是否松动,特别是“枪套”是否将“喷嘴-混合器组件”压紧。先将“控制气阀”置于关闭位置,“粉量调节手柄”也应置于关闭状态,这时您才可以接上各气源,并按要求调节至一定的开启压力。(见喷涂参数表)
1、静态试验
将“控制气阀”置于“关闭”状态(红点对绿点),接上氧气和空气(不接燃气),并将氧气和空气减压阀分别调至设定压力,打开粉斗端盖,并将“粉量调节手柄”向前推至全开位置,然后将“控制气阀”手柄旋转90度(红点对红点),分别用手指和手掌贴近燃气入口和粉斗口部,若有吸力为正常。
2、动态试验
将“粉量调节手柄”置于关闭状态,接上燃气,并调至设定压力;装入待喷涂的粉末,盖上端盖;将“控制气阀”旋转45度(黄点对红点)立即 点火,再旋转45度(红点对红点)火焰即按您设定的参数处于工作状态。现在您可以逐步开启“粉量调节手柄”至粉量适中,进行试喷涂了。如果您认为送粉量符合您的要求,便可将“定位环”旋至与“粉量调节手柄”接触,再拧紧“定位螺母”,这时送粉量便基本能保持重复性了。
停止工作时先关闭“粉量调节手柄”,再将“控制气阀”旋转至“吹气” 位置(兰点对红点)。 这是为了在关闭控制气阀后, 能将气体混合器内残存的乙炔气排尽,以防慢性回火,数秒钟后再将手柄旋至“关闭” 位置(绿点对红点)。
(七)、内孔接长喷涂管(选购件)的使用
当您喷涂的工件,由于空间狭窄,喷射束不能到达或喷射束与喷涂表面的夹角小于45度时,您可选购具有不同角度的“内孔喷涂接长管”。为适应不同的条件,设计了三种不同喷射角度的内孔喷涂接长管,其喷射束与喷涂表面的夹角分别为:90度、60度、45度。
使用时先将“枪套”拧下,并用手将“喷嘴-混合器”拔下(千万不能用手拧,否则将空心销拧断),再将内孔喷涂接长管上的“空心销”对准枪体上的相应位置后插入,然后拧紧“锁紧螺母”即可(注意:在插入之前应先检查空心销上的“密封圈”是否套上,密封圈的端面应略高于混合器底面约0.1~0.15mm)。
特别提示:使用内孔接长管时、不能用于盲孔的喷涂,否则返回的火焰会把枪头烧损。喷涂长内孔或长通道时,应用压缩空气辅助吹冷,以防喷嘴内的密封圈烧损而回火。
(八)、高熔点混合器组件的使用
当您需要喷涂高熔点陶瓷材料,如α-氧化铝、氧化锆时,只要选购一个高熔点混合器组件,将原来的混合器组件替换便可以实现。需要指出的是,这时的喷涂方式已经不是亚音速喷涂了,而是高能火焰喷涂。
(九)、喷涂作业
1、加速喷嘴的选择
CP-3000 型喷枪能喷涂的材料很多,但必须选择相适应的加速喷嘴,才能获得良好的涂层质量。喷枪共设计了三种型号的加速喷嘴供您选择。其口径分别为φ11,φ12,φ13,怎样选择,请参看“喷涂参数参考表” 氧气送粉调节阀
2、送粉气的选择
CP-3000型喷枪设计了空气送
粉和氧气送粉两种可切换的送粉方
式,通常情况下均采用空气送粉,
在特殊情况下(比如喷涂氧化物
陶瓷或要求在氧化性气氛的条件下时)
可采用氧气送粉方式,其方法是:先将枪体顶部的“空气送粉开关”关闭(即将送粉气流调节阀旋至“0”位),再将喷枪右侧的“氧气送粉调节阀”打开(反时针旋转),调整到粉末流束在火焰中心可看见明显的轮廓即可。
(十)、喷枪的维护与保养及注意事项
火焰喷枪是一种处于高温和粉末粒子不断冲刷下工作的工具,是一种非耐用品,严格执行操作程序和加强维护保养将能延长喷枪的使用寿命。
1、喷枪(特别是“喷嘴-混合器组件” )严禁与硬物碰撞,以防变形后产生漏气,从而发生回火现象,严重时会导致混合器烧毁。
2、关闭气源后, 最好将控制气阀置于“ 吹气” 位置后再返回“关闭”位置,这样可在乙炔关闭的情况下,继续吹氧和空气,以便将残留乙炔吹净,避免慢性回火;较长时间暂停作业时,最好养成随手将燃气快速接头拔下的习惯,也是为了防止燃气(特别是乙炔)在未关死的情况下,在枪内缓慢燃烧,最终导致烧毁混合器的严重后果!
3、工作完毕后应将残余粉末吹净(否则会出现“偏心轮”被粉末“卡死”的现象),随时保持各孔道畅通,必要时将“冷却环”拧下,用铜丝刷将燃烧喷嘴上的粘附物刷净,并用通针疏通各小孔;加速喷嘴也要随时清理内表面的附属物。
4、随时检查各螺纹连接部分有无松动,以防漏气回火!
5、更换喷嘴混合器时,只能向外拔出,切切不可用力拧动!因为它与枪体是通过空心销连接的。
喷涂参数参考表
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喷涂
材料
项目 |
常用金属及合金 |
铝、铜、
钛及合金 |
锌、锡及
巴氏合金 |
常用陶瓷 |
|
加速喷嘴 |
1号或2号 |
2号或3号 |
2号或3号 |
3号 |
|
乙炔减压表(Mpa) |
0.1~0.13 |
0. 08~0.1 |
0.07~0.08 |
0.12~0.14 |
|
氧气减压表(Mpa) |
0.65~0.75 |
0.6~0.7 |
0.6~0.65 |
0.7~0.8 |
|
空气减压表(Mpa) |
0.35~0.4 |
0.4 |
0.4 |
0.35~0.4 |
|
喷涂距离
(mm) |
200~300 |
~300 |
~300 |
150~250 |
|
粉末粒度
(目) |
-260+400 |
-200
+300
|
-120
+200 |
-320
+400 |
注:当选用高熔点混合器组件喷涂纯氧化铝、氧化锆时其参数选择与喷涂常用陶瓷相同,但此时不接压缩空气,送粉气应选用氧气送粉方式。
(十一)、常见故障及排除
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故障现象 |
可能的原因 |
排除方法 |
|
点不着火 |
1.燃气未打开;
2.空气阀未关。 |
1.打开燃气并调至设定值;
2.关闭空气阀。 |
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回火 |
1.燃气不足;
2.燃烧喷嘴内的密封圈或混合器底部的密封圈老化或损坏。 |
1.调整燃气压力或更换燃气;
2.更换相应的密封圈。 |
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不出粉 |
1.粉末通道堵塞;
2.粉末吸射器喉部被冲刷变大;
3.压缩空气含水分太重。 |
1.疏通粉末通道;
2.更换粉末吸射器;
3.更换空气过滤器内的滤芯; |
|
喷枪发烫 |
1.喷枪工作在碳化焰状态下;
2.空气压力降低。 |
1.检查氧气和燃气减压表是否正常,适当加大氧气压力或降低燃气压力;
2.调整空气压力。 |