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等离子喷涂工艺特点应用及设备工作原理

发布时间:2019-05-08 17:18  信息来源:雷锘特新材料(苏州)有限公司

  等离子喷涂技术是热喷涂技术中的一种,其主要特点是以等离子体火焰流作为喷涂热源。等离子火焰具有温度高、能量浓度高、喷涂气氛可控等特点,是各种耐火材料的良好热源,粉末材料在火焰流中的飞行速度非常快。因此,它为获得粘结性好、结构致密的喷涂层提供了条件。
 
等离子喷涂工艺特点应用及设备工作原理
 

  一、等离子喷涂的工艺特点

 
  (1)可喷涂各种喷涂材料,特别是高熔点耐火材料,如难熔金属、陶瓷、金属陶瓷等特殊功能材料;
 
  (2)可选择惰性气体作为工作介质,以减少飞行过程中喷射颗粒的氧化反应;
 
  (3)涂层结合强度高,孔隙率低;通过控制工艺参数可以制备精细涂层。
 

  二、等离子喷涂技术的应用

 
  随着航空发动机向高性能、高翻修寿命、高可靠性、低耗油率和低成本的方向发展,热喷涂技术也得到了迅速发展。一台新型发动机有上千个零部件的3000多处表面需要采用热喷涂技术涂层,由此可见,热喷涂技术已被广泛地应用于航空工_业。其中,由于等离子喷涂具有成本低、效率高、操作简单、涂层质量好以及适合规模化大批量生产等诸多优点,已经占到航空发动机所有喷涂零件的80%以上。
 
  航空发动机的热喷涂涂层主要包括耐磨涂层、热障涂层、封严涂层和高温防护涂层。
 

  1.耐磨涂层

 
  由于航空发动机零件的工作条件很恶劣(高温、高转速、振动及高负荷),又受到粘附、磨粒、腐蚀和疲劳等几种类型的磨损,使发动机的性能和使用寿命受到影响。
 

  2.封严涂层

 
  航空燃气涡轮发动机都有比较完整的气路封严系统。系统由介于轴、鼓简、转动叶片叶尖、压气机和涡轮等各级之间的40~60处封严装置组成,封严装置的好坏直接影响发动机的功率、推力和效率。如涡轮外环(即叶尖径向间隙)的封业,按设计要求,叶尖间隙与叶片长度的比值每增加1%,涡轮效率损失就增加1%~3%。可见,气路封严是提高效率和性能的重要途径之一。为此,在设计上常采用可磨耗封严涂层来达到气路封严的目的。
 
  热喷涂封严涂层分为两大类,即主动磨削涂层和可磨耗涂层(被动)。
 
  (1)主动磨削涂层(磨料)一般是坚硬的抗磨损灰色氧化铝涂层,喷涂在封严篦齿上。随着转子的高速旋转,像砂轮一样磨削与其对应的金属蜂窝密封团,并尽量使本身不受磨损。这就要求涂层结合强度高,硬度高,隔热性能好。
 
  (2)可磨耗涂层要求涂层软而易磨,并具有润渭“性能、抗冲击性能、抗热振性能,以及与基体有良好的结合性能
 
等离子喷涂工艺特点应用及设备工作原理
 

  三、等离子喷涂设备与工作原理

 

  1.喷枪:


  它实际上是一种非转移电弧等离子发生器,它是最关键的部件,它集中了整个系统的电,气,粉,水等。
 

  2.电源:


  用于供给喷枪直流电。通常是全波硅整流器。
 

  3.粉末进料器:


  用于存储喷雾粉末并根据工艺要求将粉末输送到喷枪的装置。
 

  4.换热器:


  主要用于实现喷枪的有效冷却,以延长喷嘴的使用寿命。
 

  5.供气系统


  包括工作气体和送粉气体的供应系统。6控制箱:用于调节和控制水,电、气体、粉末。
 
等离子喷涂工艺特点应用及设备工作原理
 

  等离子喷涂应用工艺过程

 

  1、选择等离子气体

 
  从天然气的可利用性和经济性来看,氮气的选择更为合适。它不仅价格便宜,而且它的离子火焰热量更高,传热也更快。然而,对于容易氮化的材料,将使用稍贵一些的Ar。
 

  2、电弧功率

 
  在工艺过程中,对电弧功率的要求也非常严格,既不太高也不太低。当电弧功率过高时,电弧温度升高,气体转变为等离子体,等离子体火焰温度也随之升高,从而导致涂层性能的变化。但电弧功率过低,会导致等离子体温度过低,也会引起涂层性质的改变。
 

  3、送粉速度

 
  也是必需的,它必须与输入功率相适应。否则,会降低喷涂效率,使涂层过热。而喂食的位置也是要注意的,一定要把火焰送到心里才是最合适的。
 

  4、喷涂距离和喷涂角度

 
  喷枪的距离和角度会影响工作效率,也会影响涂层的质量。
 

  5、基板温度控制

 
  在进行等离子喷涂工艺之前,首先要对材料进行一定的预热,使其达到喷淋工艺要求的温度,才能使工艺很好地进行。
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