正交法下的电弧喷涂工艺参数优化.pdf

《正交法下的电弧喷涂工艺参数优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、376化工机械2015钲正交法下的电弧喷涂工艺参数优化吕游4(天津大学管理与经济学部)摘要以铝合金作为基材进行电弧喷涂试验，采用正交试验法，对整个喷涂和工艺过程进行模拟仿真。利用正交试验法，讨论如何设置喷涂过程中的喷涂电压、喷涂电流、喷涂距离和喷涂气压才能得到最优的涂层性能。通过对综合评价指标的极差分析，得到各工艺参数对涂层性能的影响程度，从因素水平影响趋势图中分析得到了最优的工艺参数组合方案。关键词电弧喷涂正交试验综合评价法工艺参数中图分类号TQ050．6文献标识码A文章编号0254-6094(2015)03-0376-04电弧喷涂是将被喷涂材料制

2、作成两个电极，在很高的电弧能作用下进行熔化，形成微熔滴，利用高速压缩空气将其喷射到工件表面的一种技术。电弧喷涂技术也叫热喷涂技术，兴起于20世纪，在表面工程领域得到了极大的发展¨1。此后，电弧喷涂技术逐渐向着高精度、高自动程度的方向发展。在电弧喷涂的过程中，不同的工艺参数对涂层的组织和性能的影响极大且复杂，所以如何选择比较优的工艺参数组合是一个亟待解决的问题。由于含铝的合金具有重量轻、成本低廉、抗腐蚀性能好的特点口’31，笔者以铝合金作为基础材料，进行不同工艺参数下涂层的制备。通过正交分析方法研究不同工艺参数对涂层性能的影响。1电弧喷涂技术1．1电弧

3、喷涂技术的优点进行电弧喷涂时，微熔滴的温度高、速度快，因此喷出的粒子具有很大的动能和热能，能较好地粘附在材料表面，达到需要的结合强度(强度可达到25MPa)。电弧喷涂的工作效率高，其生产率与喷涂电流有关，通过实践证明，喷涂时的工作电流若为305A，则喷锌可达28kg／h、喷铝可达18kg／h，比火焰喷涂的效率要高出3～5倍左右”j1。节能是电弧喷涂较突出的另一个优点，其能源费用一般只有火焰喷涂的0．1～0．2倍。由于空气是不易燃烧的气体，所以安全性也有所增加。电弧喷涂广泛应用于化工、能源及石油等领域。主要用于大型构件的防腐工程和模具的制作方面‘6娟。

4、。根据不完全统计，在相关领域中，电弧喷涂的市场占有率已进入前三。1．2电弧喷涂作业流程常见的电弧喷涂作业工艺流程为：材料表面清洁粗化处理、电弧喷涂涂层和喷涂后的加工处理(图1)。图1电弧喷涂工艺流程1．2．1基体表面的清洁粗化由于涂层必须和基体表面进行良好的接触，因此在喷涂前要对材料表面进行一定的加工。表面Jjn-c的方法有很多，如机械加工、物理加工及化学加工等，旨在改善材料表面状态，修整形状，为喷涂做准备。1．2．2表面喷涂在进行表面喷涂时，首先要确定喷涂工艺参数。由于喷涂的工艺参数很复杂，有十几到几十个，因此合理的选择工艺参数非常重要。不同的工艺

5、参数组合，会对涂层的性能产生重大的影响，直接影响到涂层的结合强度、耐腐蚀性能及耐磨}吕游，女，1986年3月生，硕士研究生。天津市，300072。第42卷第3期化工机械377性能等。1．2．3喷涂后处理在喷涂过程中，由于人为和设备的原因，涂层会产生缺陷，因此在喷涂完毕后，为了弥补这些缺陷，需要对涂层进行后续的处理。喷涂后需要通过机械精加工来使材料表面具有高硬度、高耐磨性的特点；对于孔隙缺陷的问题，通常采用封孔的处理方法填充孔隙，同时还能改善涂层的耐腐蚀性能。1．3主要工艺参数喷涂的工艺参数很复杂，有十几到几十个，但笔者只列举几个最主要的参数：a．进行

6、喷涂作业时的喷涂电压一般在27～35V范围内；b．喷涂电流一般在101～502A之间；C．进行作业时的喷射角度尽量垂直于材料表面，在45—90。之间；喷枪距材料表面的喷涂距离一般为150—250mm之间；d．微熔滴雾化的喷涂气压一般不低于0．55MPa。笔者将对上述工艺参数进行研究分析，通过正交分析方法来评判其对涂层性能的影响程度。2正交试验下的工艺参数优化2．1正交试验设计介绍使用正交设计方法，通过计算各因素水平对试验结果的影响，采用极差分析法，能快速得到比较优化的试验方案和试验因素对试验结果的影响程度。通过对正交试验表进行简单的计算，能够获得足够

7、的数据信息，进而节约试验成本。该方法是采用正交表对试验条件进行合理安排，并分析试验数据的一种试验方法，设计步骤如下¨1：a．确立试验目的，制定试验目标；b．选择试验因素，确定试验水平，制订正交试验因素水平表；e．根据试验选定的因素和水平数量，确定正交表，并且在满足条件的情况下，尽可能选用试验次数较少的正交表；d．列出试验方案，进行试验，将试验获得的数据填入正交表；O．分析试验数据，确定最佳方案。2．2确定试验优化目标在实际生产中，由于电弧喷涂受到多方面因素的影响，要想完全杜绝缺陷几乎是不可能的。因此，优化工艺参数、弱化电弧喷涂过程中产生的缺陷对产品质

8、量的影响程度是主要目的，从而使产品的使用性能和外观质量满足用户需求。通过调查研究，确定涂层的结合强度(P1)