教案-表面技术概论-堆焊-2

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1、授课学时：2学时章节名称第五章喷焊与堆焊技术备注教学目的和要求通过学习掌握喷焊和堆焊技术基本的工艺方法，熟悉喷焊和堆焊的工艺特点及主要应用领域，了解常用的堆焊材料及其用途。重点难点（1）喷焊工艺及其与喷涂技术的区别（2）熔焊金属结晶的一般规律（3）常用喷焊和堆焊方法及其特点教学方法教学手段1、教学方法：课堂讲授法为主；用精讲的方法突出重点，用分析证明、分类举例（特别要分清“复合层次”，以免漏层）的方法突破难点。2、教学手段：以传统的口述，现代的多媒体，再加黑板为辅助的手段进行教学。教学进程设计（含教学内容、教学设计、时间分配等）5.1喷焊定义：热喷涂

2、过程中同时对基体加热，使涂层在基体表面熔化，形成熔覆层的方法。n利用气体燃烧火焰为热源的喷焊方法为火焰喷焊。n利用转移型等离子弧为热源的喷焊方法称为等离子喷焊。5.1.1工艺特点：n对经预热的自熔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。n最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成冶金结合，其结合强度约300-400MPa，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀。5.1.2喷涂与喷焊的区别（1）工件受热变形情况不同n喷涂无重熔过程，工件表面温度可始终控制在250

3、℃以下，一般不产生变形和使工件的组织状态发生变化。n喷焊要使涂层融化，重熔温度要达到900℃以上，不仅易引起工件变形，而且多数工件会发生退火或不完全退火。（2）与基材的结合状态不同n喷涂层与基材表面的结合以机械咬合为主，涂层结合强度不高，一般为30~50MPa。n喷焊通过涂层融化与基材表面形成冶金结合，结合强度一般可达到300~400MPa。（3）覆盖层结构不同n喷焊层均匀致密，一般认为无孔隙n而喷涂层有孔隙（4）所用粉末不同n粉末火焰喷焊所用粉末必须是自熔性合金粉末（Ni基自熔性合金粉末，铁基自熔性合金粉末、Co基自熔性合金粉末及陶瓷复合粉末）n喷

4、涂所用的粉末不受限制（5）承载能力不同n喷涂层不能承受冲击载荷和较高的接触应力，适用于各种面接触工件的表面强化。n喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力，用于线接触场合。5.1.3喷焊工艺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。n表面预处理：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。（1）一步喷焊法。n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。n在工件预热后先

5、喷涂0.2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化n喷熔从一端开始，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。n一步法适用于小型零件或小面积喷焊。（2）二步喷焊法n即先完成喷涂层再对其重熔。喷涂与重熔均用大功率喷枪，使合金粉末在充分燃烧的火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。n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。n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。5.1.4等离子弧喷焊工

6、艺n属高能束，能量集中、热利用率高、熔敷速度高、熔深浅。稀释率低，电弧稳定、挺直度好，易保持方向性，焊接填充材料的送给是独立控制的，所以稀释率和堆焊层尺寸便于控制。n通过喷焊电流、电压、送粉速度、枪-工件相对移动速度、焊枪摆幅的调节，可使喷焊层厚度、宽度在很大范围内变化。等离子弧的分类（1）非转移型电弧n电弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水冷铜喷嘴，负极接钨极，工件不接到焊接回路上；依靠高速喷出的等离子气将电弧带出，适用于焊接较薄的金属及非金属。（2）转移型电弧n电弧直接燃烧在钨极与工件之间，焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转

7、移到钨极与工件之间；在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中。（3）联合型电弧n转移弧及非转移弧同时存在的电弧为联合型电弧。混合型电弧在很小的电流下就能保持稳定，因此特别适合于薄板及超薄板的焊接。非转移（等离子喷涂用）转移联合型5.2堆焊堆焊：是用焊接的方法，即利用火焰、电弧、等离子弧等热源将堆焊材料熔化，在工件表面堆焊成耐磨、耐蚀、耐热涂层的工艺方法。用途：n恢复工件尺寸n抗磨损n抗腐蚀堆焊（1）恢复工件尺寸堆焊n由于磨损或加工失误造成工件尺寸不足，用堆焊方法修复后的工件不仅能正常使用，很多情况下还能超过原工件的使用寿命。n如冷轧辊、热轧辊及异型轧辊的表

8、面堆焊修复，农用机械磨损件的堆焊修复等。n据统计，用于修复旧工件的堆焊合金量占堆焊合金总量的72.2%。（2