噴焊

噴焊 spraying welding

噴塗與噴焊的工藝區別:

噴塗層和噴焊層與基體金屬的結合形成不同，鎳包鋁通過噴塗焰束加熱時發生放熱化學反應，在經噴砂除銹達Sa3級,RZ＞50μm的碳鋼表面形成微冶金結合底層與工作層又產生“錨鉤”效應的機械結合塗層，而噴焊層與基體的結合純屬冶金結合塗層。

噴塗材料不同，噴焊要求使用自熔性合金粉末，而噴塗則對粉末的自熔性要求不高，且不一定是自熔性合金粉末，各種自熔性合金粉末既可用於噴焊又可用於噴塗，但噴塗粉末不具備自熔性只能用於噴塗而不能用於噴焊工藝。

工件受熱情況不同，噴塗與噴焊過程中，噴前預熱溫度不同，工件受熱影響不同，噴后工件的組織、性能亦不同。

塗層的緻密性不同，噴焊層緻密，而噴塗層中有少量孔隙。

承受載荷的能力不同，噴塗層一般能承受大面積接觸，多在有潤滑條件的工作表面，配合面以及其它受力較小的工況條件下使用，噴焊層卻能承受較大的衝擊力,擠壓應力或接觸應力等。

下列情況宜選用噴焊工藝：

⑴ 各種碳鋼、低合金鋼的工件表面載荷大，特別是受衝擊載荷，要求塗層與基體結合強度在350—450N/mm2的工件，噴焊硬度HRC150≤65,塗層厚度從0.3至數毫米，噴焊層經磨削加工后表面粗糙度可達Ra0.4—0.1μm以上。

⑵在腐蝕介質中使用，要求塗層緻密，無孔隙。

⑶工件表面原設計採用淬火、滲碳、滲氮、鍍硬鉻等工藝，要求表面有很高的硬度。

⑷工件工作環境惡劣，如受強烈的磨粒磨損、沖蝕磨損、氣蝕等等。

⑸ 氧—乙炔焰合金粉末噴焊工藝適應各種碳鋼、低合金鋼零部件的表面強化或修復，但應注意到零件材質的一些特點，當基體材質的線脹係數與合金噴焊層的線脹係數差別較大時小於12×10-6/℃大於12×10-6/℃,則應慎用此工藝，以免造成裂紋，若基體金屬中與氧親合力大的元素含量較多如鎢和鉬的含量大於3%,鋁、鎂、鈷、鈦、鉬等元素總含量大於0.5%或鋼中含硫量較多時，也會給噴焊帶來困難，這是因為這些材料與氧作用極易生成緻密而穩定的氧化膜，阻擋熔融合金對基體的潤濕作用,重熔時液態合金會呈珠狀象“汗珠”一樣地滾落，因此在採用噴焊工藝時，應該注意此工藝對於所噴基體材料的適應性。

⑹無需特殊處理就可噴焊的金屬材料：

①含碳量≤ 0.25% 的碳素結構鋼. ② Mh 、 Mo 、 V 、 Cr 、 Ni 總含量＜ 3% 的合金結構鋼。

③ 18 — 8 不鏽鋼、鎳不鏽鋼、灰鑄鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、低碳純鐵、紫銅。

⑺ 需預熱 250 — 375 ℃噴焊后需緩冷的金屬材料。

①含碳量＞ 0.4% 的碳素結構鋼; ② Mn.Mo.V.Ni 的總含量＞3% 的合金結構鋼;

③含鉻量≤ 2% 的合金結構鋼 ;

⑻ 噴焊后需等溫退火處理的金屬材料：

①含鉻量≥ 13% 的馬氏體不鏽鋼； ②含碳量≥ 0.4% 的鎳鉬合金結構鋼。

在確定採用噴焊工藝后，再根據下列情況選用一步法或二步法噴焊工藝:

⑴ 工件需局部修補，且噴焊處不允許熱輸入量很大，如各類機床導軌局部傷痕的修補，宜用一步法噴焊工藝;

⑵ 工件表面複雜或無規則，如鏈輪、齒輪齒面、螺旋給料器等，宜用一步法噴焊工藝;

⑶ 大型工件整體加熱有困難，如機車、礦車輪子等，宜用一步法噴焊工藝;

⑷ 可在機床旋轉的一般軸類零件宜用二步法噴焊工藝;

⑸ 所得塗層的硬度應盡量接近原設計的表面硬度，例如原設計採用淬火或化學處理工藝，使表面硬度達HRC≥ 55 左右的，則應選用所謂“硬面塗層”粉末，如Ni15、Ni60、Fe65或Wc複合粉;

⑹ 強烈磨損的非配合面，如泥沙泵的葉輪、殼體、裝岩機鏟齒,螺旋給料器的螺旋面等，應選用高硬度如Ni15 、Ni60、Fe65或Wc複合粉;

⑺ 需要加工，但又無法上車床、磨床，只能靠手工用銼刀等工具進行加工的工件，如機床導軌面局部傷痕的修補，只能採用低硬度噴焊粉如 SH ? F103 、 Ni15 等;

⑻ 噴焊工藝與電弧堆焊的區別：噴焊層與基體之間的結合是溶解擴散冶金結合，而堆焊則是熔化冶金結合，在噴焊過程中基體是不熔化的，只是噴焊層與基體之間產生溶解作用，在兩者之間存在一個擴散互溶區。由於基體不溶物因而噴焊層就不會被基體材料所沖淡，因此稀釋率極低，能保證噴焊層的良好性能，堆焊基體熔化，堆焊層稀釋率高，需要堆焊很厚才有可能保證焊層的性能，而且零件輪廓稜角難以保證，常見咬邊，稜角塌陷，而噴焊則不會出現此類缺陷。

鑄鐵零件噴焊特點：

⑴ 鑄鐵是含碳量大於2%的鐵碳合金，在工業中常用的鑄鐵，含碳量為2.5～4%,含硅量為1~3%,以及含有少量的錳、硫、磷等，其中用量最多的是灰口鑄鐵，由於鑄鐵含量高，強度低，對溫度變化敏感，焊補時又多為局部受熱，溫差較大，冷卻速度快，給鑄鐵焊補帶來困難，鑄鐵的可焊性較差，在焊補時易出現以下問題:

⑵ 焊補部位易出現白口組織,白口組織硬而脆，焊后很難進行機械加工，而且易引起裂紋;

⑶ 易產生裂紋，在焊補時由於不均勻加熱和冷卻速度快，易產生熱應力裂紋；另外鑄鐵中含硫、磷等雜質較多也 易在焊補處產生裂紋;

⑷ 氣孔與夾渣，正因為鑄鐵中含碳量高，含雜質較多，在焊補過程中又因冷卻速度快，氣體和一些氧化物來不及析出和上浮，便在焊縫區形成氣孔或夾渣，採用氧—乙炔焰合金粉末一步法噴焊，能較滿意地解決上述幾個問題;

⑸ 噴焊時使用合金粉末的熔點低於基體熔點，在重熔時，鑄鐵基體不熔化，沒有噴焊層的稀釋問題，也不存在半熔化區,所以正確地噴焊不會使焊補區產生白口組織，便於加工，而且由於基體不熔化，自然就控制了基體中所含 硫、磷等雜質熔入噴焊層，有利於防止裂紋的產生;

⑹ 採用一步法噴焊對基體的熱輸入量少，基體受熱影響小，有利於減少熱應力，從而有效地控制熱應力裂紋；熱輸入量少，對尺寸精度較高的零件做局部噴焊修補有獨到之處。同時，採用氧—乙炔焰加熱，相對於電焊冷卻緩慢，對防止裂紋和變形也有利;

⑺ 合金粉末中含有強烈的脫氧元素硼和硅，不僅保護了粉末中其它元素免於氧化燒損，而且基體表面的氧化物 也可被硼、硅元素還原，防止了氣孔和夾渣;

⑻ 噴焊層組織緻密平整，成型好，無咬邊現象，只需少量加工即可使用，材料省，效率高；噴焊鑄鐵零件常用的有SH · F103 、鎳基合金粉末 Ni15等,鐵基合金粉末熔點高，脆性大，對基體影響也大，效果較差.

⑼ 噴焊時工件預熱的主要目的是去除工件表面濕氣，併產生一定的熱膨脹減少溫差，從而減少熱應力有利於提高塗層結合強度，保證噴焊層質量，一般鋼材取250 — 300 ℃,奧氏體不鏽鋼取450—500℃,鎳—鉻不鏽鋼取350 — 400℃,低合金鋼、鑄鐵取250—300℃,一般小工件和易氧化的鋼材預熱溫度要低些；噴焊層厚度根據工件噴塗后熱脹冷縮特性，重熔后的收縮量大約25—30% ,因此在確定噴塗層厚度時，除考慮加工余量和工件噴前的直徑車小量外，必須將收縮量考慮在內，噴層的厚度計算，重熔前的塗層厚度=(噴焊層厚度+加工余量)÷(1-0.3);

下列情況不能採用噴焊工藝：

⑴ 低於合金熔點的材料，如鋁及其合金、鎂及其合金，黃銅、青銅;

⑵ 工件是細長的軸類或是很薄的板材而又不允許變形的；

⑶ 工件原設計要求很高，金相組織不允許有任何改變的;

⑷ 可硬性高的鎳鉻鉬合金鋼；

⑸ 含鉻量＞ 18％的馬氏體高鉻鋼。

鑄鐵件的噴焊 工藝要點:

① 在車輛及機械設備中有相當多的零件的用鑄鐵製造的，在製造或使用過程中難免出現各種問題，採用氧—乙 炔焰噴焊工藝不僅是強化鑄鐵件的有效方法，而且也是修復鑄件各種缺陷和損傷(如鑄造件的砂眼、氣孔或使用 中的磨損及其它損傷)的理想手段;

② 噴焊多用於鑄鐵件的局部缺陷的修補，而且缺陷大小不等，深淺不一，適合採一步法噴焊，根據工件和焊修的部位，應盡量使用小功率噴槍，這樣可減少對基體的熱輸入量，一般選用QH—1／h,QH—2／h,QH—4／h等;

③ 噴焊時，因鑄鐵零件的可焊性差，應優先選用鎳基合金粉末(Ni—B—Si系列),鎳基合金粉末熔點一般為950～ 1050℃,重熔時基體不致被熔化，同時，含碳量低的鎳基粉噴焊層硬度低，塑性好，可以鬆弛噴焊應力有利於防止 裂紋，這時操作不熟練者極為重要;

④ 選擇噴焊規範時，應考慮鑄鐵材質、缺陷部位大小，工況要求等因素，在保證必要火焰能量的前提下，盡量減少對基體的熱量輸入，氧氣、乙炔氣壓力取下限值為宜，噴粉、重熔時，適當調整噴、熔距離，控制熱輸入; ⑤ 焊補局部小缺陷，如氣孔、砂眼，噴焊前可不預熱，盡量減少噴焊層周圍受熱面積，使處於高溫區域儘可能小'

⑥ 對局部小而深的缺陷噴焊修補適合連續噴焊，該方法粉末沉積率高，厚度增長快，效率高，但要求操作技術熟練，使送粉量和噴、熔速度協調，做到噴均、熔透;

⑦ 對面積較大且深的缺陷，為防止基體受熱過大而導致熱應力增大，可採用間歇法噴焊，必要時亦可採用電焊、噴焊複合工藝，用焊條填充底部，上部噴焊，如鑄件壁厚較大，可採用噴前栽絲，不僅能增加結合強度，防止噴焊層與母材剝離，而且可消除一部分噴焊熱應力;

⑧ 噴焊大型複雜鑄件熱應力較大，噴焊時要採取措施，減少應力積累,如採用加熱減應法、分段對稱法；焊前預熱，焊后緩冷等，均可取得良好效果;

⑨ 控制重熔溫度，重熔溫度過高，不僅合金元素燒損，基體過 熱，甚至基體被熔化，導致鑄鐵中的碳進入噴焊層，將使噴焊層中含碳量增加，硬度提高，塑性降低，而基體又因含碳量下降，容易出現白口，而且溫度過高還會引起較大的熱應力，導致裂紋的產生，重熔溫度也不能過低，否則，易形成夾灰或熔不透，影響結合強度，對於重熔溫度的控制，主要靠操作者注意觀察重熔時塗層表面狀態的變化，藉助於重熔時的“鏡面反光”來控制，呈現“鏡面反光”,則表明粉末已熔融，熔渣已經上浮，此時重熔槍應立即移開，重熔過的部位應避免重複加熱。 http://www.ouay.cn/