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        超音速火焰噴涂技能的知道和開展

        發布日期:2019-10-23

        超音速火焰噴涂也稱為高速氧燃料噴涂(HVOF,HighVelocityOxy-fuel),是在20世紀80年代初在一般火焰噴涂和爆破噴涂的基礎上開展起來的一種新型熱噴涂技能,發揮了傳統的火焰噴涂在提供動能方面具有潛在優勢而開展起來的一種高能高速噴涂辦法。

        超音速火焰噴涂的熱源是利用可燃性氣體(如H2、C3H3或C3H6等)與高壓O2,或利用煤油與酒精等液體燃料與高壓O2在特制的焚燒室內混合并點燃,或在特殊的噴嘴中焚燒發生的高溫高速火焰流,劇烈脹大的氣體受水冷噴嘴的約束構成超音速高溫火焰流,其焚燒焰流速度可達1500--2000m/s以上。在典型的超音速火焰中,能夠觀察到馬赫錐的存在。粉末由氮氣經粉末送入口送到焚燒室中心的粉末通道,將粉末軸向或側向送進火焰流中,經火焰流加快能夠達到超音速,即能夠完成粉末粒子的加熱與加快、涂層的堆積。因為火焰流的速度極高,噴涂粒子在被加熱至熔化或半熔化狀況的一起,能夠被加快到高達300-- 650m/s,然后取得結合強度高、細密的高質量涂層。

        在HVOF技能中,噴槍是發生穩定的高速火焰的必要確保,是確保涂層質量的要害。HVOF噴槍主要由三部分組成:供空氣與燃料混合后焚燒的焚燒室,將焰流加快到超音速的Laval噴嘴和使噴涂資料粒子得到充沛加熱、加快的等截面長噴管。 超音速火焰因為受焚燒焰流溫度的約束,與等離子熱源相比,溫度低(約3000℃)而速度高,關于 WC-Co系硬質合金,能夠有用地按捺在噴涂過程中WC的分化,涂層不只結合強度高、細密,并且能夠最大限度地保留粉末中的硬質耐磨WC相,因而,涂層耐磨損性能優越,與爆破噴涂層相當,大幅度超越等離子噴涂層,也優于電鍍硬鉻層與噴焊層,現在已取得了廣泛的使用。  

        世界上榜首臺超音速火焰噴涂體系是由美國 Browning公司于1982年研制成功。經過多年的不斷研制與使用,其特有的技能優點逐步被知道和承受。因而,許多發達國家都在HVOF的研究和開發領域投入了大量的人力物力。在上世紀80年代末90年代初,先后又有多種HVOF噴涂體系研制成功,并順暢投入市場。如金剛石射流(Diamond-Jet)、 沖鋒槍(Top-Gun)、連續爆破噴涂(CDS,Continuous DetonationSpraying)、射流槍(J-Gun)、高速空氣燃料體系(HVAF,HighvelocityAir-Fuel)等,這些體系各有特色。涂層的質量在很大程度上取決于噴涂辦法,但也會遭到詳細噴涂體系的影響。隨著HVOF的開發與使用,各種噴涂體系也均相應地進行了不斷改進與完善,為此,替代原型的新型 HVOF噴涂體系不斷涌現,如J-K的改進型Jet-KoteⅡ,Top-Gun的派生型HV-2000型,分別由DJ與J-gun派生的DJ-2600,DJ-2700與JP-5000型。最近又開發了高頻脈沖爆破式HVOF體系,通過操控能夠使爆破頻率遠高于傳統的爆破噴涂。根據體系開展過程及其速度特性,Jet-Kote被稱為榜首代HVOF,JP-5000型與DJ2000系列被稱為第三代HVOF體系,其它HVOF體系稱為第二代 HVOF。榜首代與第二代HVOF具有類似的火焰速度特性,因而,涂層的堆積特性及其性能無大幅度的改變。第三代HVOF的噴槍噴嘴選用拉伐爾噴管,具有更高的速度,噴涂過程中粒子的熔化程度更有限,在噴涂過程中除了能夠有用按捺WC的分化外,粒子在堆積過程中,將會發生明顯的噴丸效應,使涂 層發生壓縮剩余應力,能夠有用地進步涂層的表觀結合強度。根據HVOF在制備金屬陶瓷涂層時的特色,近年來又提出了主要依托粒子的高速度制備涂層的新的辦法,如HVIF(HighVelocityImpact Fusion)噴涂法,冷噴涂法(ColdSpraying),特別是冷噴涂工藝,因為能夠制備氧化非常有限的金屬涂層,遭到了廣泛的關注,現在開展很快。

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