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电弧喷涂

设备用途

电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极,利用其端部产生的电弧作为热源来熔化金属丝材,再用压缩空气穿过电弧和熔化的液滴使之雾化,以一定的速度喷向基体(零件)表面而形成连续的涂层。电弧喷涂可分为直流电弧喷涂和交流电弧喷涂,其中直流电弧喷涂操作稳定,涂层组织致密,效率高。电弧喷涂是很早就已采用的喷涂方法,随着不断完善和发展,其应用正在不断扩大。

设备主要参数

电弧喷涂时,两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷涂枪中的导电嘴内,导电嘴分别接电源的正、负极,并保证两根丝之间在未接触之前的可靠绝缘。当两金属丝材端部由于送进而互相接触时,在端部之间短路并产生电弧,使丝材端部瞬间熔化,压缩空气把熔融金属雾化成微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面,形成电弧喷涂层.

电弧喷涂最关心的问题之一是涂层粗糙度,它取决于雾化后微粒的粗细。影响雾化微粒粗细的因素较多,主要有雾化气流的压力、电弧电压、金属丝间的夹角等。随着雾化气流座力的增高,微粒变细;电弧电压愈高,微粒愈粗;两根金属丝间的夹角小,微粒要细些;低熔点金属比高熔点金属雾化微粒要细。除以上因素外,喷嘴的结构也影响雾化微粒的粗细,采用封闭式喷嘴比敞开式喷嘴能产生更细的雾化微粒。雾化后的粒子在压缩气流的推动下飞行,粒子飞行速度初始被加速,而后随着喷射距离的增加而减速.

    电弧喷涂涂层也是典型的层状结构。与线材火焰喷涂相比,由于电弧喷涂熔粒度高,粒子变形量大,提高了涂层结合强度。电弧喷铝还可在钢基材界面土产生微区的扩散结合组织。两种喷涂涂层结合强度的比较如图3. 18所示。另外,由于电弧热源温度高,造成一些元素的蒸发量和在氧化气氛中烧损量增大。

    与火焰喷涂技术相比,电弧喷涂技术具有如下特点。

    ①热效率高。火焰喷涂时热能的利用率只有50-/0一150-/0,而电弧喷涂热能利用率高达60%一70%。

②涂层结合强度高。电弧喷涂时,粒子在6 000 K高温的电弧区得到了充分的加热,且飞行速度很高,所以电弧喷涂具有较高的结合强度与自身强度。应用电弧喷涂技术,可以在不需要提高工件表面温度和不用贵金属打底的情况下,涂层结合强度可达20 MPa,是火;焰涤层结合强度的2.5倍。镍一铝合金丝、铝青铜、管状丝材在电弧喷涂时呈现自黏结性能,其结合强度可达25--50 MPa。

    ③生产效率高。电弧喷涂的生产率与喷涂电流成正比,由表3.3可知,当喷涂电流为300 A时,每小时可喷各种钢丝约15 kg、喷锌30 kg,相当于火焰喷涂的4-5倍。如美国某公司曾使用一台电弧喷涂设备代替以前使用的四台火焰喷涂设备,对管子和钢制电线杆用直径3.2 mm的锌丝连续喷锌,生产效率达80.8 kg/h,材料总消耗反而降低15%。

    ④喷涂成本低。电弧喷涂是热喷涂方法中能源利用率最充分的方法,其利用率可达57%,而火焰丝材喷涂为130-/0,等离子喷涂为120-/0。电弧喷涂时的电费只相当于火焰喷涂时氧气、乙炔赞用的1/20―1/15。

⑤喷涂质量稳定。电弧喷涂时,所有粒子均由丝材经电弧熔化雾化而成,粒子得到充分而均匀的加热。电弧喷涂不仅移动方便,操作简单,还可以在较宽容的喷涂条件下得到可靠的涂层质量。

⑥可以利用两根不同类型的金属丝制备出“假合金”涂层。电弧喷涂只需要使用两根成分不同的金属丝就可以制备出假合金涂层,以获得独特的综合性能。例如,铜一钢“假合金”涂层具有良好的耐磨、减摩和导热性能,是制造刹车盘的好材料。

    ⑦电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气,不用氧气、乙炔等易燃气体,安全性高。设备及原材料国产化达100%,工艺简单易行。与热浸锌相比,电弧喷涂灵活方便,一套设备能对不同形状和尺寸的零件进行防腐施工,便于流动施工。

    ⑧环保。采用专门配套、价格低廉的除尘设备,能使排放物均达国家环保标准。而刷漆及热浸锌的除锈酸液及热浸锌生产的锌蒸气均无环保措施。



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