喷焊

喷焊是对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至1000～1300℃，使颗粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面达到良好结合。最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成约0.05～0.1mm的冶金结合层，其结合强度约400MPa，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。

自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材的合金，其中加入适量硼和硅元素，起脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点，适于乙炔一氧焰对涂层进行重熔。

国产自熔性合金粉末品种较多，镍基合金粉末有较强的耐蚀性，抗氧化性可达650°C，耐磨性强；钴基合金粉末最大的特点是红硬性好，可在700℃保持较好的耐磨性和耐蚀性；铁基合金粉末耐磨粒磨损性优于其他两类 。

与喷涂层相比，喷焊层的优点显著。但由于重熔过程中基体局部受热后温度达900℃，会产生较大热变形。因此，喷焊的使用范围有一定局限性。适于喷焊的零件和材料一般是：

①受冲击载荷，要求表面硬度高，耐磨性好的易损零件，如抛砂机叶片，破碎机齿板，挖掘机铲斗齿等；

②几何形状比较简单的大型易损零件，如轴、柱塞、滑块、液压缸、溜槽板等；

③低碳钢、中碳钢（含碳0.4%以下）、含锰、钼、钒总量<3%的结构钢、镍铬不锈钢、铸铁等材料 。

喷焊的工艺程序基本与喷涂相同，所不同者在喷粉工序中增加了重熔程序。喷焊有一步喷焊法和二步喷焊法。施工前应注意：

①工件表面有渗碳层或氮化层，在预处理时必须清除；

②工件的预热温度为一般碳钢200～300℃，耐热奥氏体钢350～400℃。预热火焰用中性或弱碳焰。此外，喷涂层重熔后，厚度减小25%左右，喷熔后在热态测量时，应将此量考虑在内。

一步喷焊法。一步法即喷一段后即熔一段，喷、熔交替进行，使用同一支喷枪完成。可选用中、小型喷焊枪。在工件预热后先喷涂0. 2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化，喷熔从一端开始，喷距10～30mm，有顺序地对保护层局部加热到熔融开始湿润（不能流淌）时再喷粉，与熔化反复进行，直至达到预定厚度，表面出现“镜面”反光，再向前扩展，达到表面全部覆盖喷焊层。如一次厚度不足，可重复加厚。一步法适用于小型零件或小面积喷焊。

二步喷焊法。二步法即先完成喷涂层再对其重熔。喷涂与重熔均用大功率喷枪，例如SpH-E喷、焊两用枪，使合金粉末充分在火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。喷铁基粉末时用弱碳火焰，喷镍基和钴基粉末时用中性或弱碳火焰。

喷粉每层厚度<0.2mm，重复喷涂达到重熔厚度，一般可在0.5～0. 6 mm时重熔。如果喷焊层要求较厚，一次重熔达不到要求时，可分几次喷涂和重熔。

重熔是二步法的关键工序，在喷涂后立即进行。用中性焰或弱碳化焰的大功率柔软火焰，喷距约20 ～ 30mm，火焰与表面夹角为60°～ 75°，从距涂层约30mm处开始，适当掌握重熔速度，将涂层加热，直至涂层出现“镜面”反光为度，然后进行下一个部位的重熔。

重熔时应防止过熔（即镜面开裂），涂层金属流淌，或局部加热时间过长使表面氧化。多层重熔时，前一层降温至700℃左右，清除表面熔渣后，再作二次喷熔。重熔宜不超过3次。

工件的冷却。中低碳钢、低合金钢的工件和薄焊层、形状简单的铸铁件在空气中自然冷却。对于焊层较厚、形状复杂的铸铁件，锰、铜、钒含量较大的合金钢件，冷硬性高的零件，要埋在石灰坑中缓冷 。

⑴ 铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金,在工业中常用的铸铁,含碳量为2.5～4%,含硅量为1~3%,以及含有少量的锰、硫、磷等,其中用量最多的是灰口铸铁,由于铸铁含量高,强度低,对温度变化敏感,焊补时又多为局部受热,温差较大,冷却速度快,给铸铁焊补带来困难,铸铁的可焊性较差,在焊补时易出现以下问题:

⑵ 焊补部位易出现白口组织,白口组织硬而脆,焊后很难进行机械加工,而且易引起裂纹;

⑶ 易产生裂纹,在焊补时由于不均匀加热和冷却速度快,易产生热应力裂纹;另外铸铁中含硫、磷等杂质较多也 易在焊补处产生裂纹;

⑷ 气孔与夹渣,正因为铸铁中含碳量高,含杂质较多,在焊补过程中又因冷却速度快,气体和一些氧化物来不及析出和上浮,便在焊缝区形成气孔或夹渣,采用氧—乙炔焰合金粉末一步法喷焊,能较满意地解决上述几个问题;

⑸ 喷焊时使用合金粉末的熔点低于基体熔点,在重熔时,铸铁基体不熔化,没有喷焊层的稀释问题,也不存在半熔化区,所以正确地喷焊不会使焊补区产生白口组织,便于加工,而且由于基体不熔化,自然就控制了基体中所含 硫、磷等杂质熔入喷焊层,有利于防止裂纹的产生;

⑹ 采用一步法喷焊对基体的热输入量少,基体受热影响小,有利于减少热应力,从而有效地控制热应力裂纹;热输入量少,对尺寸精度较高的零件做局部喷焊修补有独到之处.同时,采用氧—乙炔焰加热,相对于电焊冷却缓慢,对防止裂纹和变形也有利;

⑺ 合金粉末中含有强烈的脱氧元素硼和硅,不仅保护了粉末中其它元素免于氧化烧损,而且基体表面的氧化物 也可被硼、硅元素还原,防止了气孔和夹渣;

⑻ 喷焊层组织致密平整,成型好,无咬边现象,只需少量加工即可使用,材料省,效率高;喷焊铸铁零件常用的有SH · F₁₀₃ 、镍基合金粉末 Ni₁₅等,铁基合金粉末熔点高,脆性大,对基体影响也大,效果较差.

⑼ 喷焊时工件预热的主要目的是去除工件表面湿气,并产生一定的热膨胀减少温差,从而减少热应力有利于提高涂层结合强度,保证喷焊层质量,一般钢材取250—300℃,奥氏体不锈钢取450—500℃,镍—铬不锈钢取350—400℃,低合金钢、铸铁取250—300℃,一般小工件和易氧化的钢材预热温度要低些;喷焊层厚度根据工件喷涂后热胀冷缩特性,重熔后的收缩量大约25—30% ,因此在确定喷涂层厚度时,除考虑加工余量和工件喷前的直径车小量外,必须将收缩量考虑在内,喷层的厚度计算,重熔前的涂层厚度=(喷焊层厚度 加工余量)÷(1-0.3) 。

喷涂层和喷焊层与基体金属的结合形成不同,镍包铝通过喷涂焰束加热时发生放热化学反应,在经喷砂除锈达Sa3级,RZ>50μm的碳钢表面形成微冶金结合底层与工作层又产生“锚钩”效应的机械结合涂层,而喷焊层与基体的结合纯属冶金结合涂层。

喷涂材料不同,喷焊要求使用自熔性合金粉末,而喷涂则对粉末的自熔性要求不高,且不一定是自熔性合金粉末,各种自熔性合金粉末既可用于喷焊又可用于喷涂,但喷涂粉末不具备自熔性只能用于喷涂而不能用于喷焊工艺。

工件受热情况不同,喷涂与喷焊过程中,喷前预热温度不同,工件受热影响不同,喷后工件的组织、性能亦不同。

涂层的致密性不同,喷焊层致密,而喷涂层中有少量孔隙。

承受载荷的能力不同,喷涂层一般能承受大面积接触,多在有润滑条件的工作表面,配合面以及其它受力较小的工况条件下使用,喷焊层却能承受较大的冲击力,挤压应力或接触应力等 。

⑴ 低于合金熔点的材料,如铝及其合金、镁及其合金,黄铜、青铜;

⑵ 工件是细长的轴类或是很薄的板材而又不允许变形的；

⑶ 工件原设计要求很高，金相组织不允许有任何改变的;

⑷ 可硬性高的镍铬钼合金钢；

⑸ 含铬量> 18%的马氏体高铬钢。

（PS：长轴类28毫米以上外径，8米以内长度可以进行高精度喷焊）

⑴ 各种碳钢、低合金钢的工件表面载荷大,特别是受冲击载荷,要求涂层与基体结合强度在350—450N/mm²的工件,喷焊硬度HRC150≤65,涂层厚度从0.3至数毫米,喷焊层经磨削加工后表面粗糙度可达Ra0.4—0.1μm以上。

⑵在腐蚀介质中使用，要求涂层致密,无孔隙。

⑶工件表面原设计采用淬火、渗碳、渗氮、镀硬铬等工艺,要求表面有很高的硬度。

⑷工件工作环境恶劣,如受强烈的磨粒磨损、冲蚀磨损、气蚀等等。

⑸ 氧—乙炔焰合金粉末喷焊工艺适应各种碳钢、低合金钢零部件的表面强化或修复,但应注意到零件材质的一些特点,当基体材质的线胀系数与合金喷焊层的线胀系数差别较大时小于12×10^-6/℃大于12×10^-6/℃,则应慎用此工艺,以免造成裂纹,若基体金属中与氧亲合力大的元素含量较多如钨和钼的含量大于3%,铝、镁、钴、钛 、钼等元素总含量大于0.5%或钢中含硫量较多时,也会给喷焊带来困难,这是因为这些材料与氧作用极易生成致密而稳定的氧化膜,阻挡熔融合金对基体的润湿作用,重熔时液态合金会呈珠状象“汗珠”一样地滚落，因此在采用喷焊工艺时,应该注意此工艺对于所喷基体材料的适应性。

⑹无需特殊处理就可喷焊的金属材料：

①含碳量≤ 0.25% 的碳素结构钢。

② Mh 、 Mo 、 V 、 Cr 、 Ni 总含量< 3% 的合金结构钢。

③ 18 — 8 不锈钢、镍不锈钢、灰铸钢、可锻铸铁、球墨铸铁、低碳纯铁、紫铜。

⑺ 需预热 250 — 375 ℃喷焊后需缓冷的金属材料。

①含碳量> 0.4% 的碳素结构钢;

② 锰.钼.钒.镍 的总含量>3% 的合金结构钢;

③含铬量≤ 2% 的合金结构钢 ;

⑻ 喷焊后需等温退火处理的金属材料：

①含铬量≥ 13% 的马氏体不锈钢；

②含碳量≥ 0.4% 的镍钼合金结构钢。

在确定采用喷焊工艺后,再根据下列情况选用一步法或二步法喷焊工艺:

⑴ 工件需局部修补,且喷焊处不允许热输入量很大,如各类机床导轨局部伤痕的修补,宜用一步法喷焊工艺;

⑵ 工件表面复杂或无规则,如链轮、齿轮齿面、螺旋给料器等,宜用一步法喷焊工艺;

⑶ 大型工件整体加热有困难,如机车、矿车轮子等,宜用一步法喷焊工艺;

⑷ 可在机床旋转的一般轴类零件宜用二步法喷焊工艺;

⑸ 所得涂层的硬度应尽量接近原设计的表面硬度,例如原设计采用淬火或化学处理工艺,使表面硬度达HRC≥ 55 左右的,则应选用所谓“硬面涂层”粉末,如Ni₁₅、Ni₆₀、Fe₆₅或Wc复合粉;

⑹ 强烈磨损的非配合面,如泥沙泵的叶轮、壳体、装岩机铲齿,螺旋给料器的螺旋面等,应选用高硬度如Ni₁₅ 、Ni₆₀、Fe₆₅或Wc复合粉;

⑺ 需要加工,但又无法上车床、磨床,只能靠手工用锉刀等工具进行加工的工件,如机床导轨面局部伤痕的修补,只能采用低硬度喷焊粉如 SH、F₁₀₃ 、 Ni₁₅等;

⑻ 喷焊工艺与电弧堆焊的区别：喷焊层与基体之间的结合是溶解扩散冶金结合,而堆焊则是熔化冶金结合,在喷焊过程中基体是不熔化的,只是喷焊层与基体之间产生溶解作用,在两者之间存在一个扩散互溶区.由于基体不溶物因而喷焊层就不会被基体材料所冲淡,因此稀释率极低,能保证喷焊层的良好性能,堆焊基体熔化,堆焊层稀释率高,需要堆焊很厚才有可能保证焊层的性能,而且零件轮廓棱角难以保证,常见咬边,棱角塌陷,而喷焊则不会出现此类缺陷 。

① 在车辆及机械设备中有相当多的零件的用铸铁制造的,在制造或使用过程中难免出现各种问题,采用氧—乙 炔焰喷焊工艺不仅是强化铸铁件的有效方法,而且也是修复铸件各种缺陷和损伤(如铸造件的砂眼、气孔或使用 中的磨损及其它损伤)的理想手段;

② 喷焊多用于铸铁件的局部缺陷的修补,而且缺陷大小不等,深浅不一,适合采一步法喷焊,根据工件和焊修的部位,应尽量使用小功率喷枪,这样可减少对基体的热输入量,一般选用QH—1/h,QH—2/h,QH—4/h等;

③ 喷焊时,因铸铁零件的可焊性差,应优先选用镍基合金粉末(Ni—B—Si系列),镍基合金粉末熔点一般为950～ 1050℃,重熔时基体不致被熔化,同时,含碳量低的镍基粉喷焊层硬度低，塑性好,可以松弛喷焊应力有利于防止 裂纹,这时操作不熟练者极为重要;

④ 选择喷焊规范时,应考虑铸铁材质、缺陷部位大小,工况要求等因素,在保证必要火焰能量的前提下,尽量减少对基体的热量输入,氧气、乙炔气压力取下限值为宜,喷粉、重熔时,适当调整喷、熔距离,控制热输入; ⑤ 焊补局部小缺陷,如气孔、砂眼,喷焊前可不预热,尽量减少喷焊层周围受热面积,使处于高温区域尽可能小'

⑥ 对局部小而深的缺陷喷焊修补适合连续喷焊,该方法粉末沉积率高,厚度增长快,效率高,但要求操作技术熟练,使送粉量和喷、熔速度协调,做到喷均、熔透;

⑦ 对面积较大且深的缺陷,为防止基体受热过大而导致热应力增大,可采用间歇法喷焊,必要时亦可采用电焊、喷焊复合工艺,用焊条填充底部,上部喷焊,如铸件壁厚较大,可采用喷前栽丝,不仅能增加结合强度,防止喷焊层与母材剥离,而且可消除一部分喷焊热应力;

⑧ 喷焊大型复杂铸件热应力较大,喷焊时要采取措施,减少应力积累,如采用加热减应法、分段对称法;焊前预热,焊后缓冷等,均可取得良好效果;

⑨ 控制重熔温度,重熔温度过高,不仅合金元素烧损,基体过 热,甚至基体被熔化,导致铸铁中的碳进入喷焊层,将使喷焊层中含碳量增加,硬度提高,塑性降低,而基体又因含碳量下降,容易出现白口,而且温度过高还会引起较大的热应力,导致裂纹的产生,重熔温度也不能过低,否则,易形成夹灰或熔不透,影响结合强度,对于重熔温度的控制,主要靠操作者注意观察重熔时涂层表面状态的变化,借助于重熔时的“镜面反光”来控制,呈现“镜面反光”,则表明粉末已熔融,熔渣已经上浮,此时重熔枪应立即移开,重熔过的部位应避免重复加热 。

操作电弧喷涂、等离子喷焊、激光熔覆等专用设备，进行工件喷涂、喷焊、熔覆等处理加工的人员。

喷焊枪首先在阴极与前枪体间引燃非转移弧，接着利用非转移弧产生的导电性好的等离子射流，引燃阴极与工件间的转移弧。在转移弧建立后，载粉气体向喷枪送粉，粉末被焰流加热后落入工件上的熔池中，形成合金喷焊层。

这一过程分成喷涂和重熔个过程，并同时进行。由于喷焊采用柔性弧，因此粉末的速度不高，且一般不会完全熔化。落入熔池的粉末进人转移弧的阳极区，受高温而迅速熔化。电弧对熔池有较强的搅拌作用，使重熔充分，熔融金属中的气体和熔渣能充分排出。由于工件受热产生熔池，涂层材料与基材金属有一定程度的互熔。

与火焰粉末喷焊相比，等离子喷焊层与基材的结合是互相熔合，后者是钎焊熔敷。等离子喷焊层5%~ 15%的冲淡率，而后者没有。此外，等离子喷焊层的氧化物假消家开何动一个题的和我夹杂和气孔率更低。2100433B 解读词条背后的知识 上海多木实业有限公司 上海多木实业有限公司官方帐号

实现模组等离子喷焊程序技术设计

实现模组等离子喷焊程序技术设计1.生成程序的最新方法是生成工件组间的方法。图1给出了一个组间的例子。在设计屏幕时，我们再次使用了用户熟悉的环境，正如他们在生成程序滚动条、矩形或圆柱体时所看到的那样。在这里，我们也输入了大量的参数来计算等离子喷焊机的运动和摆动。所有参数都有我...

中文名称

等离子弧喷焊

英文名称

plasma arc spray welding

定　　义

采用转移型等离子弧为主要热源，在金属基材表面喷焊合金粉末的方法。

应用学科

材料科学技术（一级学科），材料科学技术基础（二级学科），材料合成、制备与加工（三级学科），表面改性和涂层技术（四级学科）