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铸铁零件由于其优良的价格性能比而得到了广泛的应用,但因为它力学性能较差,在使用中易造成零部件的失效,尤其是表面因磨损、腐蚀而导致的失效,对它进行及时有效的修复具有巨大的经济效益和社会效益。目前常用的修复方法在实施上均受到一定程度的限制,因此开发高效、经济的铸铁修复方法无疑具有重要的意义。
本文分析了铸铁零件的失效,主要是针对造纸烘缸,通过调研对烘缸表面失效的问题进行研究分析,发现其失效主要是由于腐蚀和磨损而使得表面出现了沟纹引起的。通过比较现有的各种不同修复方法的特点后,认为这种大型零件更适合用电弧喷涂工艺加以修复。
在分析电弧喷涂工艺对涂层质量影响的基础上,对烘缸的喷涂修复工艺进行了研究,最终选用3Cr13、1Cr18Ni9Ti和磷青铜丝材作为喷涂材料,采用正交设计原理确定喷涂工艺,考察的工艺参数分别为喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离和雾化空气压力。对每个工艺参数分别选取3个水平,根据L<,9>(3<4>)正交表,建立正交设计方案。按照正交表制备好涂层后,对涂层进行了结合强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性和X射线衍射分析及表面与界面形貌电镜扫描检测,获得了喷涂涂层性能良好的喷涂材料和最佳工艺参数组合,以及3种涂层材料的组织和物理性能方面的综合评价,为电弧喷涂的实际应用打下了一定的理论基础。研究表明:影响涂层性能稳定性的工艺参数主要是电弧电流,其次是喷涂距离,选用的三种喷涂材料都可对烘缸进行修复,其中1Cr18Ni9Ti涂层具有很好的耐磨耐蚀性,尤其是具有很高的耐磨性,极其适用于类似烘缸的铸铁零件的修复及表面强化,在实际修复工艺中应优先选用;3Cr13涂层的结合强度最高,在对于以径向应力为主要失效的条件下,应考虑使用;磷青铜涂层的耐蚀性最好,而且其表面磨光后外观呈淡黄色,很美观,但结合强度和耐磨性较差,而且价格也比其它两种贵,一般应在装饰性零件的修复中可以应用。在实际应用中,对于3Cr13涂层最佳的喷涂工艺参数组合是:喷涂电流为230A,电弧电压为35V,喷涂距离为240mm,空气压力为0.6MPa;对于1Cr18Ni9Ti涂层最佳的喷涂工艺参数组合是:喷涂电流为230A,电弧电压为36V,喷涂距离为220mm,空气压力为0.6MPa;对于磷青铜涂层最佳的喷涂工艺参数组合是:喷涂电流为180A,电弧电压为34V,喷涂距离为120mm,空气压力为0.4MPa。