水泵抗汽蚀和磨蚀防护技术的进展研究

孙岚清 郭凯 田扬 孙衍

【摘要】随着科学技术的不断发展，现阶段我国对水泵抗汽蚀、磨蚀以及二者联合作用的研究已经取得了一定成果，但是在实践中仍然不能妥善解决水泵的汽蚀、磨蚀以及二者联合作用的破坏。对此，需要加强对抗汽蚀、磨蚀防护技术的研究，提高水泵维护和管理的水平。本文探讨了目前国内拥有的水泵抗汽蚀和磨蚀防护技术，重点分析了表面保护技术、合金粉末喷焊技术和激光熔覆表面改性技术。

【关键词】水泵；汽蚀；磨蚀；防护技术

引言

社会不断向前发展，随着工业生产的进步和人民生活水平的提高对水泵质量提出更高的要求，这也给传统的表面保护材料及工艺带来挑战。要想促进水泵质量的提升，还需要不断的创新防护技术，提升各种防护技术水平，本文主要分析了当前国内对水泵抗汽蚀、磨蚀防护技术的研究进展。

1、水泵抗汽蚀和磨蚀防护技术分析

1.1 汽蚀产生原因的分析

水泵汽蚀主要是由液体气化造成的，这种液化气体会将分子排除液体，分子运动过程中，产生“气化”现象，液体气化后会对水泵产生影响，进而导致水泵遭受破坏。液体气化与温度高低、外部压力大小有较大的联系，一旦水泵中的液体遇到温度变化和压力的变化就会不断向外排除分子，形成汽穴，汽穴产生后会对水泵造成影响。

1.2 表面保护技术分析

表面保护技术在我国的研究历史已经将近60年，上世纪60、70年代开始，国内科研人员已经开始进行非金属涂层的研究，利用非金属涂层技术对水泵进行管理和维护，主要是实现对水泵抗磨蚀的保护。最初科研人员研究的非金属材料主要是环氧树脂及其复合物，后来到了80年代，科研人员又陆续发现其他适合用于水泵表面防护的材料，例如符合龙涂层、橡胶土层等。在此阶段，科研人员开发出的非金属土层材料已经多达数十种，但是由于工艺水平落后，无法继续研究材料的具体使用情况。

1.3 金属涂层方面的研究

金属涂层是水泵表面防护技术的重要组成部分，利用金属材料作为水泵的涂层，可以对水泵抗汽蚀、磨蚀起到一定作用。使用金属涂层类型最多的是焊条堆焊和线材喷涂。其中焊条堆焊的优点是能够促使金属层与机体的契合度提高，贴服在水泵表面；焊条堆焊的缺点是这种方法的冲淡率大，而且焊层加工工艺不精良，使得焊层厚度过大，而且焊层表面并不均匀。焊条堆焊法工艺制造出的水泵叶片，容易积攒气泡，当水泵内部液体发生气化现象时会在水泵叶片周围积攒，这样等达到一定程度时，就会渗透到焊层底部，再经过压力和温度的变化，容易不断对水泵造成汽蚀。线材喷涂工艺制造出的涂层主要是雾状颗粒状态，这种涂层主要是与机械结合，线材喷涂下的金属涂层并不适用于对抗水泵的冲击荷载，而且也不具备良好的抗汽蚀修复功能。

2、合金粉末喷焊技术的研究分析

喷焊防護技术是现阶段较为常用的水泵抗汽蚀、磨蚀表面防护技术，这一技术制造工艺已经取得了突破性的成果，在实践中利用低熔点粉末材料，在喷涂和堆焊加工工艺的基础上，能够成功的应用在水泵上，提高水泵的抗汽蚀、磨蚀性能。合金粉末材料质量好，在制造过程中具有节约材料、使用效率高的特点，利用喷焊技术将合金粉末重熔，熔后的涂层表面光滑细致，平整无孔，能够包裹基体，而且经过重熔后的合金粉末材料形成的喷焊层具有强大的硬度值，最高可达到HRC60-70，这种喷焊层性能优良，可以保护水泵过流部件不受液体气化造成的汽蚀，也能够有效应对磨蚀损害，大大延长了水泵及其过流部件的使用寿命。

3、激光熔覆表面改性技术的研究分析

激光熔覆技术也是现阶段取得研究进展成果的表面防护技术之一，激光熔覆技术先是在基体上喷涂所需要熔覆的涂层材料，然后利用激光加工工艺促进涂层材料与基体的融合，激光会大量辐照在涂层材料上，使涂层与基体表面渐渐熔化，熔化到一定程度后，降低温度加快涂层材料与基体的凝固，此时涂层材料变得轻薄，与基体材料结合形成表面涂层。激光熔覆技术加工出的涂层能够有效的提升基体表面的耐磨、耐蚀性能。激光熔覆加工工艺特点有：通过激光辐照、冷凝环节得到的涂层表面细致光滑，硬度值也比较高；利用激光熔覆加工技术可以生产对变形量有要求的叶轮；激光修复可以实现选区修复和其他方法难以接近的加工区域修复；激光熔覆技术可以实现自动化加工工艺，有利于提升加工工作效率。

4、电火花表面熔覆技术的研究分析

电火花表面熔覆强化技术是拥有广泛应用前景的新型金属表面处理技术，利用这一技术既可以提升工件表面的物理、化学以及机械性能，又可以保持基体材料的原有性能，是提升水泵工件的抗汽蚀性能和抗磨蚀性能的有效方法。电火花表面熔覆强化技术利用R-C放电回路储存的能量，借用基材与电极相触瞬间产生的能量熔化二者，之后快速降温形成冶金结合的熔覆层。电火花表面熔覆技术的优点是冶金结合熔覆层极为牢固，不易出现剥落现象，这一工艺使用灵活、成本低，是我国水利部门重点研究的硬面涂层技术之一。

结束语

综上所述，可以确认相比传统表面技术，现阶段投入研究和使用的合金粉末喷焊技术和激光熔覆表面改性技术拥有更大的优势，可以节约优质材料，塑造光滑平整的涂层表面，改善基体表面的抗汽蚀、磨蚀性能。

参考文献：

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