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1、固井水泥车柱塞表面热喷焊强化技术绻掳生产应用固井水泥车柱塞表面热喷焊强化技术黑龙江工程学院材料与化学工程系(哈尔滨市150050)王佳杰哈尔滨大电机研究所(150040)张颖哈尔滨建成北方专用车有限公司(150030)朱晓智摘要采用两步法氧乙烘火焰喷焊技术对固井水泥车柱塞表面进行强化，使其表面形成Ni60自熔性合金涂层.设计了喷焊强化工艺，并对喷焊合金层进行了重锤冲击试验,微观组织分析，硬度及磨损试验•结果表明，喷焊层组织致密，喷焊层与基材之间结合强度高并产生微冶金结合;软基体上分布着硬质相硼化物和碳化物,使喷焊层的硬度和耐磨性明显提高;该强化
2、工艺可满足柱塞的技术使用要求，工艺简单,涂层质量高,成木低，对柱塞表面修复强化具有广泛的应用前景.关键词:氧乙怏喷焊喷焊层组织喷焊层硬度耐磨性中图分类号:TG174.4420引言1喷焊材料及方法柱塞是油W同井水泥车重要的零件，由于工作环境恶劣，磨损，腐蚀和疲劳是损伤乃至失效的主要原因，每年都会造成大量的经济损失以至停产.以往表而渗碳，碳氮共渗，热喷涂技术，表而镀銘，化学镀银一磷及热处理，堆焊等工艺对于柱塞使用寿命的提病有限，在柱塞表面采用喷焊合金涂层防护和强化技术，将大大提高柱塞的使用寿命.目前喷焊技术常用的方法有氧乙烘火焰粉末喷焊，高频感应重
3、熔,等离子弧喷焊及激光重熔等'卜•氧乙烘火焰粉末喷焊具有设备简单，工艺灵活，操作简单，适应性强等优点，在实际生产中的应用仍相当广泛•自熔性合金粉末是热喷焊技术所采用的主要材料，可以制备耐磨,耐腐蚀，抗氧化和耐热等表面强化和表面防护涂层J.据不完全统计，某石油化工厂专用柱塞有100根左右，因时间使用长，运行环境恶劣等原因造成磨损超差，高温拉伤报废而不能使用.柱塞平均使用寿命为半年/根，进口新柱塞费用约10000根，每年更新的费用约200万元，造成大量资金浪费，同时严重影响生产周期.为此，针对这种现象，利用氧乙烘火焰喷焊技术，在柱塞表而制备出具有优
4、良耐磨与减磨等性能的高质量喷焊层，大大地提高了使用寿命.收稿日期:2010—01-19基金项目:哈尔滨市青年科技创新人才研究专项资金资助项目(2010RFQXG031).582010年第7期1.1喷焊设备与材料表面喷砂设备为ASCIft压式喷砂机,砂了为710m棕刚玉;喷焊设备采用QT—E一7/H型粉末火焰喷涂枪以及QR—CA(B)—100型射吸式水冷重熔枪.喷焊材料为天津生产的Ni60自熔性合金粉末，粒度为48〜150m,鎳基自熔合金粉末的平均化学成分见表1.表1葆基自熔合金粉末的平均化学成分(％)1.2喷焊层组织及性能检测方法在喷焊前进行工
5、艺试验，喷焊层用5%盐酸酒精溶液腐蚀后，在光学显微镜下进行组织观察，以确定涂层的组织，颗粒的变形以及涂层与基体的结合方式等.喷焊层与母材的硬度分别在洛氏hr—150A型，HB3000布氏硬度计上分别选取5个不同的点测试.耐磨性试验在乌克兰生产的YTHTB一100型销盘摩擦磨损试验机上进行，分别测试三种涂层的磨损失重量，对磨盘为YG8B硬质合金.结合强度检验采用锤击法（图1）,利用冲击试验机把重500g的重锤从100mm的高度向喷焊层的表面反复锤击，观察喷焊层的结合情况，未发现有脱层和脱生产应用「蜉搭落现象为佳.图1锤击法测试喷焊层结合强度示意图
6、2喷焊工艺喷焊层生产工艺流程包括车削，清洗，喷砂，预热，喷涂，喷焊重熔，保温，喷焊层表面检测和磨削加工等.2.1焊前预加工喷焊前将待喷焊的部位进行切削加工，喷砂或砂轮打磨，清除工件表面的氧化物和油污.2.2预热和预喷涂保护层焊前预热可以除去工件表面吸附的水分;使工件温度趋于均匀，减小温差使涂层应力降低，提高保护层的结合强度;同吋也改善了合金粉熔融后的润湿性.把喷砂后的柱塞放人控温电炉中预热230—280oC左右，保温lh.达到预热温度后,立即喷涂一层合金粉保护层，防止随后加热过程中工件表面的重新氧化.采取两步法喷焊,即将喷粉和重熔两过程先后顺序
7、进行，先喷后熔,使用行走小车使喷枪自动往复行走，柱塞装夹在机床夹盘上连续旋转•最终喷焊层厚度约0.4〜Imm,根据实际超差情况而定，一般要比使用尺寸预留加工余量0.2〜0.4mm.柱塞预喷涂过程见图2.图2柱塞预喷涂过程2.3喷焊喷粉后，采用中性焰对喷涂层进行均匀加热重熔，使用2把重熔枪同时相对进行,重熔至出现镜面反光为止（图3）.涂层重熔温度约为I050oC,熔化时应保持控制温度的一致性，以防止变形•熔化时要有足够宽的热影响区域,以防止焊层与基体材料拉仲状态差别不一致引起焊层应力裂纹.喷焊工艺参数见表2.表2喷焊工艺参数图3柱塞喷焊重熔过程2
8、.4喷焊后处理为防止喷焊重熔后喷焊层应力过大而开裂或剥落,需要把喷焊后的柱塞放入控温电炉中随炉冷却至室温•用眼或放大镜观察喷焊层表面是否均匀一致，无孔
