浅析火焰喷焊涂层缺陷补救方法

顾海成

摘 要：本文叙述层流辊火焰喷焊常见的涂层缺陷及缺陷修补方法的研究过程。通过对层流辊缺陷补救结果的检验，说明该补救方法是一项可以广泛推广的修补新技术。

关键词：火焰喷焊；缺陷；补救方法

中图分类号：TG174 文献标志码：A

0 前言

层流辊是马钢CSP生产线上的重要组成部分，采用“两步法”火焰喷焊技术对其进行表面强化，使表面具有耐腐蚀、抗高温氧化和耐磨性，满足其使用性能。但在制造过程中，喷焊层很容易出现各种类型的表面缺陷，为了补救缺陷，我们对其进行了试验。

1 表面缺陷种类

1.1 喷焊层表面呈波纹状

产生的主要原因是重熔温度过高，导致涂层造成流淌，使得喷熔层成形差，出现波浪状、不光滑，影响表面平整程度，润湿性也明显变差，会产生卷边现象，如图1所示。

1.2 喷焊层中有气孔

主要原因是重熔温度过低，重熔时喷枪前移速度过快，熔渣尚未安全浮出而熔池已开始凝固，于是便形成夹渣，此时喷熔层不能与基材实现良好的冶金结合，涂层容易脱落，结合强度低，如图2所示。

1.3 辊身弯曲

主要因为一是辊在受热过程中产生塑性变形，如使用顶针等夹具，松懈不及时，辊身就会弯曲；二是冷却过快，受热不均匀引起的。

1.4 重熔枪喷炸造成合金层表面坑型缺陷

产生原因是氧气和乙炔的压力与流量有大的波动或者重熔枪口有积碳，引起枪口喷炸，造成熔融表面坑型缺陷，如图3所示。

1.5 喷焊过程，控制不当易产生冷裂纹

主要是喷焊层与底层的热膨胀系数不同。如果喷粉后不能立即重熔，且重熔前预热温度不够，重熔后冷却速度过快，都易产生冷裂纹，如图4所示。

2 补救实验

2.1 试验前的准备

2.1.1 待补救层流辊

缺陷层流辊数量：5件；型号：Φ300×2300；喷焊层材质：Ni 60合金；毛坯尺寸Φ298，喷焊后辊径Φ300.80-301，每件缺陷数量≥1，缺陷处深度一般在h<1mm，每根辊子缺陷各不相同，分别为夹渣、裂纹、凹坑、弯曲、波纹。

2.1.2 补救设备

630车床、喷砂机、喷粉枪、重熔枪及相关旋转装置及镍60合金粉。

2.2 补救方法

2.2.1 缺陷的清除

（1）坑型缺陷和表面波紋状缺陷的清除

上630车床对层流辊以辊面找正，车尽缺陷后表面粗糙度达12.5 mmRa左右，径向长度满足加工刀具所要求的最小宽度和坑型缺陷最大周长，并在车削交界处车30°～45°度斜坡，如图5所示。

（2）夹渣的清除

上630车床对层流辊以辊面找正，对局部夹渣缺陷，采用局部车至Φ299并在车削交界处车30-45度斜坡；对整辊夹渣缺陷，采用整辊车至Φ299。

（3）辊身弯曲

上630车床对层流辊以辊面找正，标注跳动最高点，将整辊加热到600℃～650℃，高点在上静止一段时间（可通过实验求得）后，旋转缓冷。弯曲一般用此方法都能矫直。

（4）冷裂纹

用超声波探伤检测裂纹深度，上630车床对层流辊以辊面找正，车去裂纹缺陷，并在车削交界处车30°～45°斜坡。

2.2.2 预热喷砂

对待补救部位进行预热，预热的目的是为了提高喷涂粒子与待修补表面接触时的界面温度， 消除辊面的水分和油污。为了使涂层与基体合金层很好地结合，对待修补表面进行两次喷砂，增大涂层与待修补表面的机械咬合力， 使表面更加活化，以提高涂层与待修补表面的结合强度。喷砂面积必须覆盖整个待补救表面，径向长度过斜坡为车表面50mm左右。

2.2.3 喷合金粉

喷砂之后，应立即转入喷粉工序，喷粉采用氧乙炔焰，选择中性偏氧化火焰，对喷砂表面均匀喷粉，如图6所示。

2.2.4 重熔

重熔是缺陷补救的重要环节。将整辊加热至800℃以上，从靠近倒角的一端，对局部的合金粉进行重熔。重熔时要靠操作者观察喷涂层表面状态及颜色的变化来控制和调节重熔温度。试验中发现，加热温度对熔化涂层在工件表面的润湿效果有明显影响，重熔温度升高，熔化涂层的表面张力降低，使液态涂层容易铺展，提高了涂层的润湿性。当喷涂层在火焰的加热下逐渐变亮，并出现“镜面反光”时，即表明喷涂层已经熔融，此时熔渣上浮，合金层与基体发生冶金反应，应将火焰立即移到其他部位，使合金粉熔化后形成平整面，如图7所示。

2.2.5 修补后涂层检验

对修补部位进行超声波探伤和车削检验，合金粉和基体融合处未发现有缺陷存在，表明合金粉和合金层在重熔时发生了冶金反应，相互融合。

3 结果分析

通过对火焰喷焊涂层缺陷补救结果的研究，确定一种确实可行的新技术，具有投资少、见效快、经济效益高等显著特点，为国家减少能源的浪费，为企业增加了经济效益。

参考文献

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