HVOF运作的经济分析及其局限性

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1、HVOF运作的经济分析及其局限性贾永昌（北京廊桥技贸有限公司）100089*摘要HVOF无疑是一种有成效的热喷涂工艺。在90年代获得飞速发展，1997年其产值约达3・375亿美元，在各种热喷涂工艺中居亚军地位。不少文章介绍了它的很多特点和优异性能，其中有些在理论上做了较深入的探讨（尽管有时碰到一些矛盾的说法）。然而，和任何其它一门技术一样，它并不是在所有情况下都是完美无缺的，在某些方面进一步改进和发展之后，它的前景更为可观。本文从不同角度拟对HVOF在运作中的成本进行初步分析与对比，并对它们可能存在的不足及某些局限性提出疑点。关键词HVOF经济成本运作局限性一、概述■

2、HVOF（高速氧一燃料火焰喷涂）问世于1982年前后,1985年在工业上得到应用。应该说，D・GUN（爆炸喷涂）涂层的优异性及对该技术的长期专利保护，在很大程度上孕育了HVOFo对涂层性能悠关重要的两大决定因素——颗粒的飞行速度及其冲击到基体表面时的温度，一直是推动热喷涂设备创新的驱动力。而等离子喷涂与HVOF恰恰是这两大要素的集中体现，前者的焰流温度可高达16000-C以上（LPPS甚至达80000r）,而后者可使颗粒速度达到1000米/秒以上。在以往20年中，HVOF已越过几个不同的发展阶段。在第一代产品JETKOTE之后，又相继出现了SULZER（PT）的CDS

3、,UTP的TOPGUNo以上三种枪的热源由氧及燃气提供，水冷系统，JETKOTE的燃烧室与出口喷咀成直角配置,燃气通过一直角环口导人枪管。CDS及TOPGUN均有燃烧室和枪管，但枪管长短与配置各有不同；八十年代中期，METC0公司推岀MAMONDJET（DJ）标准型，九十年代初又将2600及2700复合型投放市场，都是氧一燃气产生热源,燃气通过虹吸装置与氧混合燃烧,2600及2700复合型的风帽比DJ标准型加长,燃烧部位气冷，其余部份水冷，不设热交换器，减少了热损失，JP-5000是HOBARTTAFA公司1991年推岀的产品，高压操作，氧与航空煤油产生热源，在枪体后

4、端点燃，焰流通过不同长度的枪管喷出枪外。以上几种HVOF装置的主要不同点集中在：1.燃烧几何空间有腔膛式和喉管式。2.热源有氧■燃气类和氧•煤油类。3.冷却方式有水冷、气冷和混合型。4・送粉入口处在燃烧空间之前或之后。5.燃烧空间与枪管配置成直线型或拐角型。这些HVOF各具有不同特点，其喷涂层性能及操作成本也有差异。二、HVOF的工艺特点尽管HVOF系统有几种不同的类型，但它们具有以下共同的特点：1.无论是喉管式还是腔膛式，都有一个有限的几何空间构成燃烧区域。2.无论是燃气还是煤油，都会与氧在这个有限的空间进行高强度的燃烧，使气体高速膨胀，形成高压。3.燃烧产物在高压

5、驱动下形成高速气流，以两倍马赫以上的高速通过长度不等的枪管冲击枪外。4.火焰温度较低，燃烧室温度通常为2926-3100-Co三.HVOF涂层的特点在很高的颗粒速度及较低的喷涂温度下，HVOF涂层具有下列特点：1.涂层与基体的结合强度高，对Co-WC涂层来说，可达到90MPa以上。2.涂层孔隙率低，通常为1%以下。3.涂层硬度高，Co-WC涂层HV可达1490o4.由于残余应力低，可喷涂厚涂层。5.因温度较低，飞行时间短，喷涂碳化物基粉的氧化及相变少。HVOF最适宜喷涂的材料是碳化物基粉，如Co-WC,WC-Co-Cr及NiCr・Cr3C2等粉末，这些材料在等离子焰流

6、中因经受很髙的温度，会导致分解脱碳与氧化，使涂层性能变差。德国研究人员以Co-WC（13/87）粉（粒度45/0um）作喷涂材料，用不同HVOF进行喷涂，对涂层性能作了对比，结果示于表1°表1不同HVOF喷涂Co-WC的涂层性能ii-HVOF系统i11i21I•・•••••・••••••••燃料••M•••••C含量(%WT):;1•C损失（％）J2•■•••J硬度(HV0.3)Jf■•■fw**磨粒磨损（mg/1200往返）!1•JETKOTEii1H2■1・•■■*・■・■・3.B■9279■•••1080:1■■••4.0a>i1丙烷I112.846[1200i

7、I3.3<>丙烯！・•••••♦3.11•-•—・.■•・•i40!Ii••••••—iI1240・•■•*■■•J2.9••・•—•.TOPGUN11i丙烷：■•••■2.2•••••••*•••・••58；1■•m■■■■■•e*••1240<♦3.8■11ftf111丙烯-I•2.160jmoijI5・5j—11・^2600；iH23.2381340s3.0:•■■•••■«***■••••••1iDJ2700:•丙烷3.5331390iI2.9j>ItAJ丙烯:■•••9•■■■•93.1：9•401400■3.5i•1JP5000•-