使用正确的热喷涂工艺参数平衡流量
那么,我们如何实现所有这些所需的温度控制呢?本质上,这一切都是在我们应用热能的同时,以受控的方式去除热能,即平衡热流。这主要涉及使用定向压缩空气形式的辅助冷却,有时是液态二氧化碳(CO2),偶尔是液氮。
大多数案例将通过使用清洁、干燥的压缩空气进行充分冷却(记住,我们不想在沉积过程中污染我们准备好的表面或涂层)。冷却喷嘴可以是固定的(见图9)或固定于喷枪的(见图10)。在这两种情况下,控制供应压力、冷却射流尺寸和到基材的距离都很重要,因为所有这些因素都会影响热量散失过程。还应注意不要让冷却流撞击喷涂焰流,因为这会对涂层产生(在大多数情况下)负面影响。
固定虹吸冷却喷嘴的使用尤其有益,因为它们可以靠近被喷涂的区域,并可以从周围环境中“吸入”大量空气。
安装在枪上的冷却射流具有与枪一起行进的优点,因此它们可以有效地冷却紧邻喷涂焰流的移动区域。当然,它们不能像固定的冷却喷嘴那样输送那么多的冷却介质。
在喷雾过程中产生大量细粒材料的特殊情况下,可以定位安装在枪上的喷嘴,使冷却介质刚好越过喷涂距离相交(见图10)。这种定位确保了焰流不会受到冷却的负面影响,但当火焰扫过表面时,被涂覆的表面会清除火焰两侧的细小产物。这可以将“粗糙如砂纸”的涂层变成像婴儿臀部一样光滑的涂层。
喷涂工艺越有高能,控制涂层零件所经历的温度状态就越困难。对于HVOF-LF和-GF等工艺,通常需要使用低温冷却方法。更多的热量进入,需要更多的冷却来消除它。
图11显示了Diamond Jet™HVOF GF系统使用枪式CO2喷嘴喷涂轴。在这种情况下,二氧化碳以液体形式供应。当它离开喷嘴时,会变成“固体”雪。当它撞击表面时,从固体到液体再到气体所需的能量提供了一种非常有效的散热方法。
为了正确控制吸热和散热之间的平衡效果,使用某种温度测量装置是很好的做法。根据喷涂作业的类型,这些系统可以是接触式或非接触式系统。在所有情况下,在喷涂过程中定义和监测零件温度分布是有意义的,以确保零件和/或涂层不会受到损坏。
冷却过程应被视为一个关键的过程变量,因为它们对涂层的性能和案例的成功有重大影响。因此,应注意记录气压、冷却喷嘴与工作距离、喷嘴尺寸等变量,以确保可重复性。
热喷涂工艺参数总结
希望本文提供了一些关于热喷涂工艺参数的背景知识,这些参数在力求达到满足您和客户期望的涂层时非常重要。影响热喷涂过程的参数很多。操纵和温度控制只是额外两个需要精细控制的方面。因此,我的主要意见是,它们应该被视为一个过程参数,并正确运用设定值和公差。如果没有这一点,涂层质量可能会受到意想不到的影响,而且很可能代价高昂。