轧辊超音速火焰喷涂表面预处理方法的研究

摘要：近年来，我国工业规模不断扩大，有效地推动了我国经济的发展。质量轻、承载力强、占用空间小的钢结构在我国当前社会发展过程中得到了广泛的应用。而材质为半钢的型钢轧辊抗热性能、防腐性能差，如何保障钢结构性能已成为当前钢结构工程技术人所要解决的一个重要技术难题。随着工艺技术的发展，超音速火焰喷涂工艺凭借着其自身的特点，在我国当前社会发展过程中得到了广泛的应用，有效地保障了工业结构质量。本文就轧辊超音速火焰喷涂表面预处理方法进行了相关的研究。

关键词：轧辊超音速火焰喷涂；预处理方法；钢结构

引言

随着我国工业的发展，各种机械设备零件的工作环境越来越苛刻。在我国当前社会发展形势下，许多机械设备零件需要面对高速、高压、超负载的工作环境，从而造成机械设备表面失效，影响到机械设备零件的使用性能。近年来，材质为半钢的型钢被广泛的应用于我国工业发展的各个领域，有效地提高了我国工业水平。然而这种材质的结构抗热性能差，对冷却水要求高，而轧制角钢、槽钢一般是顶角朝上进入成品孔，孔槽底部被轧件覆盖，冷却水不易进入，从而会出现裂缝。表面磨损等问题，进行影响到钢结构的使用寿命和性能。在这个科技不断发展的社会当中，超音速喷涂工艺在钢结构中得到了广泛的应用，能够提高零件的表面硬度和耐磨性，保障轧辊孔型质量。

1.超音速火焰喷涂技术的概述

超音速火焰喷涂是将气态或液态燃料与高压氧气混合后在特定的燃烧室或喷嘴中燃烧，产生的高温、高速的燃烧焰流被用来喷涂[1]。其工作原理就是燃气与氧气的混合气体在高压下被送至位于喷枪出口处的点燃区并点燃。环状流动的热气流受到外围压缩空气流的压缩，使之加速形成超音速火焰。粉末在载气的作用下被送到喷枪的出口处，进入燃烧火焰中，形成涂层，.超音速火焰喷涂设备由喷枪、送粉器、控制系统、热交换系统和各种管路五部分组成，属紧凑型喷涂设备，具有操作简单、工作稳定、燃耗低、涂层性能好的特点。

2.轧辊超音速火焰喷涂表面预处理方法

2.1孔型工作表面的预处理

半钢的型钢轧辊孔型作为一种钢结构，在我国当前工业发展中，型钢所面临的工作条件是十分苛刻的，由于条件的苛刻会给型钢的孔型工作面造成许多问题，影响型钢性能。在型钢孔型工作面与处理中，先将孔型工作表面的油漆、氧化铁皮和油污清理干净，确保表面无任何杂质，然后用丙酮清洗孔型工作表面；保证工作平面的整洁。

2.2孔型工作面的打磨

半钢的型钢轧辊孔型工作面在预处理中，难免会出现因孔型工作面自身的問题二出现工作面的不平整，为了保障孔型工作面在喷涂的时候均匀，对孔型工作面进行打磨是非常必要的。利用金刚石抛光片将孔型工作面的车痕印打磨掉，大约为20～50微米，通过金刚石打磨，抹平孔型工作台面，保障轧辊孔型工作台面的凭证，为孔型工作面的喷丸处理提供便利。

2.3孔型工作面的喷丸处理

在清除孔型工作表面的杂质后，需要对其工作面进行喷丸处理，在喷丸处理工作中会采用颗粒度100目左右的白刚玉沙丸，对孔型工作面进行喷丸处理，喷丸时速度为7米/秒，喷砂时空气压力为5～6kg/cm2，喷砂设备与喷砂表面的距离为120-180mm，与喷砂表面的角度为90°[2]。材质为半钢的型钢轧辊孔型表面存在拉应力时比压应力要容易，通过喷丸处理，利用压缩空气或机械离心力为动力和摩擦力来除去型钢轧辊孔型表面的锈，从而大大的提高结构性能，保障轧辊孔型效率与质量。

2.4孔型工作面的超音速喷涂

超音速喷涂作为一种喷涂工艺，在轧辊孔型中能够有效地清楚孔型表面的锈蚀，保障轧辊孔型质量。在超音速喷涂过程中，先将孔型工作面预热至60～80℃，然后利用氧气进行喷涂，在喷涂前，最好将孔型工作面的水分用氧气烘干[3]。在进行喷涂的时候，喷涂采用低碳钢基体，同时进行送粉喷涂，使用喷涂材料对孔型工作面进行喷涂，喷涂工艺参数如表一。喷涂厚度控制在0.03～0.07mm；喷枪与喷涂表面的距离为100～120mm，喷枪与喷涂表面的夹角≤90°，从而保障轧辊孔型准确度。

2.5涂层的封孔处理

在超音速喷涂完成后，需要对涂层进行封孔处理，风控处理的目的就是为了保障涂料在一定时间内快速的融入轧辊孔型表面，从提高对材质为半钢的型钢轧辊孔型结构的防腐性能。首先利用金刚石对喷涂的工作面进行打磨，确保工作面的平整。然后用有机硅树酯漆对涂层封孔两遍，封孔后用塑料薄膜将孔型保护。碳化钨金属复合粉涂层耐磨、耐热性好，对冷却不充分的型钢下辊避免了因摩擦磨损造成的粘钢和因粘着磨损造成的轧痕，降低了质量事故损失；孔型耐磨性提高，增加了孔型过钢量，降低了辊耗，延长了半钢型钢轧辊的使用寿命[4]。

3.结语

在我国当前工业发展过程中，材质为半钢的型钢轧辊孔型的应用越来越普遍，而这种材质的结构性性能对我国工业的健康发展有着至关重要的作用。在小规格的轧辊孔型产品中，轧件较长，下辊冷却不好常常形成局部粘着磨损或磨粒磨损，使成品产生粘钢或轧痕缺陷而不得不提前换孔，降低了孔型过钢量，有时这些缺陷没被及时发现就会造成批量废品，带缺陷的钢材流到市场上还会产生质量异议给企业带来损失。而超音速喷涂作为一种先进的喷涂工艺，在材质为半钢的型钢轧辊孔型中，采用常规表面预处理后，有利于提高钢结构涂层的耐中性盐雾腐蚀能力和耐电化学腐蚀能力，从而满足我工业发展的需求。

参考文献：

[1]易军.超音速火焰喷涂碳化钨涂层磨削试验研究[D].湖南大学，2012.

[2]李国辉.超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层结合强度强化方法的研究[D].西安理工大学，2008.

[3]张建平.超音速火焰喷涂中气固两相流的数值模拟与研究[D].华中科技大学，2009.

[4]章小峰.HVOF喷涂自润滑复合涂层的形成机理及特性研究[D].华中科技大学，2008.

作者简介：张陈 （1980.7- ），安徽马鞍山，本科，马鞍山市恒意机械有限公司总经理。