煤礦機(jī)械再制造和防腐中熱噴涂技術(shù)應(yīng)用
一、研究背景
煤礦生產(chǎn)環(huán)境條件復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備防腐蝕能力至關(guān)重要，尤其是在井下生產(chǎn)中更為明顯。一是高溫、高濕環(huán)境下煤礦礦設(shè)備表面防腐，關(guān)系到設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)的正常進(jìn)行;常規(guī)的采用刷漆防腐，不到一年表面就起泡，1.5年左右整體銹蝕。二是對于減速機(jī)殼體、軸承座等鑄鐵件，在磨損后常規(guī)方法無法修復(fù)，只能報廢。三是露天工程機(jī)械傳動、行動和操作部分中的薄壁零件，由于灰塵、沙土等侵入導(dǎo)致磨損嚴(yán)重。
熱噴涂修復(fù)和改造以“尺寸恢復(fù)、性能提升及耐腐蝕”為特色,具有噴涂材料廣泛、基體形狀與尺寸不受限制、涂層厚度容易控制、工藝操作簡單、基體受熱影響小、能賦予零件表面特殊性能等特點(diǎn),特別適合應(yīng)用于煤礦機(jī)械的修復(fù)及防腐領(lǐng)域。
二、研究內(nèi)容
1.基本原理
熱噴涂基本設(shè)備包括噴槍、熱源、噴涂材料、載氣控制器等。
熱噴涂技術(shù)是借助噴涂設(shè)備，在一定氣壓下，將被加熱的合金粉末以一定的速度覆蓋在基體表面，達(dá)到錨固的目的，合金粉末在機(jī)體表面形成一定強(qiáng)化涂層,對零件形成保護(hù)和加強(qiáng)的作用。
使用熱噴涂技術(shù)進(jìn)行零件加工再制造需經(jīng)過三個階段。
(1)熔化階段，在金屬粉末到達(dá)高溫區(qū)域時熱噴涂材料被加熱熔化，形成金屬熔滴。
(2)熔滴霧化，絲材端部形成的熔滴在氣流或者熱源的作用下霧化成細(xì)微熔滴向前噴射。
(3)金屬離子與基體表面形成沖擊并凝固，由于基體表面相對粗糙容易使可以停留表面并發(fā)生形變,最后冷凝收縮，形成零件表面的金屬涂層。
使用熱噴涂技術(shù)進(jìn)行零件修復(fù)強(qiáng)化時,粉未金屬與基體金屬的結(jié)合方式屬于機(jī)械結(jié)合，也就是金屬材料的熔滴和零件糙的基體表面形成機(jī)械鍵相互嚙合。
2.關(guān)鍵技術(shù)
對于減速機(jī)殼體、軸承座等鑄鐵件，在噴涂前要清理油污。鑄鐵密度小、孔隙大,潤滑油等在長期工作中已較深地滲入到微孔中，可用多次火焰燒蝕的辦法解決。噴涂時應(yīng)注意噴涂方向,保證涂層厚度的一致性。
3.工藝流程
(1)工件表面預(yù)處理。為了使涂層和基體材料很好地結(jié)合以及滿足噴涂工藝的需求，基材表面必須進(jìn)行預(yù)處理,包活表面預(yù)加工、凈化、粗糙化和黏結(jié)底層等幾個步驟。
(2)預(yù)熱。預(yù)熱的目的是為了消除工件表面的水分,提高噴涂時涂層體界面的溫度，減少基材與涂層材料的膨脹差異造成的殘余應(yīng)力，以避免由此導(dǎo)致的涂層開裂和改善涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度。預(yù)熱溫度取決于工件的大小,形狀和材質(zhì)以及基材和涂層材料的熱膨脹系數(shù)等因素,一般控制在60-120℃范圍。
(3)噴涂。噴涂的操作主要是選擇噴涂方法和噴涂參數(shù)。噴涂的方法有多種,采用何種噴涂方法進(jìn)行噴涂主要取決于選用的噴涂材料、工件的工況及對涂層質(zhì)量的要求。
④涂層后處理。有些涂層在噴涂后不能直接使用,而須進(jìn)行各種后續(xù)處理。例如，對用于防腐蝕的涂層要進(jìn)行封孔處理,以防止腐蝕介質(zhì)滲入涂層的孔隙而腐蝕基體;對有些承受沖擊磨損或高應(yīng)力載荷的涂層,要進(jìn)行縱容處理,使其與基體的結(jié)合從以機(jī)械結(jié)合為主轉(zhuǎn)變?yōu)槠毡榈闹谓鸾Y(jié)合已提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度;又如，對有尺寸精度要求的涂層,要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工等。
三、應(yīng)用效果
1.相比普通的刷防銹漆，采用熱噴涂對井下設(shè)備進(jìn)行防腐處理，其防腐能力可提高20倍，設(shè)備使用壽命可達(dá)到30年。
2.對于磨損后的減速機(jī)殼體、軸承座等鑄鐵件，采用熱噴涂修復(fù)后，不僅恢復(fù)了尺寸，耐磨性也較新件提高2倍以上。
3.露天工程機(jī)械傳動、行動和操作部分中的薄壁零件，采用熱噴涂后，修復(fù)效果良好。
四、推廣應(yīng)用前景
熱噴涂處理后的零部件，具有耐磨、耐腐蝕的特點(diǎn)，特別適合于高溫、高濕、粉塵等惡劣的礦山環(huán)境。將熱噴涂技術(shù)運(yùn)用在煤礦機(jī)電設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)中，是一種簡單易行的有效方法，可以顯著提高設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)在煤炭行業(yè)中應(yīng)用前景廣闊，可取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。
