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智能復合熔涂技術

基于智能復合熔涂之增材(再)制造可行性和先進性

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一、工藝可行性論證

再制造業是解決**資源緊缺和浪費、環境污染以及對各種廢舊資源循環利用的*佳方法和有效途徑之一。先進的表面工程技術具有省料、節能、*效、*質、環*、成本低等優點,是各類機械再制造業中必不可少的關鍵技術,同樣也是工程機械再制造業的核心技術。具體來說,機械再制造主要是針對損壞或報廢的零部件,在失效分析、壽命評估等全壽命分析的基礎上,采用先進的表面工程等技術,使再制造工程機械的質量達到或超過新機器,以形成再制造新工程機械整機產品的系統工程。再制造不僅能延長產品的使用壽命,而且還能夠節約大量的材料和能源,同時還使緊缺的資源得到了*大限度的利用,因此再制造業具有顯著的經濟效益和環*效果。

表面工程技術作為再制造的核心,已經得到普遍應用和承認,如刷鍍技術、熱噴涂技術已經成為機械零部件的修復再制造的常規技術。實際上,智能復合熔涂作為創新型的表面工程技術,具有適用于增材再制造的共性特征,具體表現在:

(1) 具有表面工程技術的共同特性。能夠通過該技術形成指定涂層材料、指定涂層厚度的強化層。這是適用于增材再制造的基本要求。

(2) 具有滿足增材再制造尺寸恢復的特性。能夠通過該技術使失效或報廢的零部件增材強化,而后通過后續*加工達到規定的尺寸和*度。

(3)具有使舊品零部件提升性能的功能??筛鶕悴考墓r條件和應用要求,選擇適用的材料,以達到耐磨或防腐之目的,從而超越原有新品的性能。

總之,智能復合熔涂既可進行新品增材強化,而且同樣適用于增材再制造。

二、工藝先進性

智能復合熔涂作為創新型智能增材再制造技術,具有顯著的工藝先進性。

(1) 相對于傳統的鍍膜(鍍層)表面技術,具有結合強度高、涂層致密、易于實現大尺度涂層形成的功能。

各種熱噴涂技術典型參數

特征值

結合強度(N·mm2)

氣孔率(%)

火焰噴涂

8~20

10~15

電弧噴涂

12~25

5~10

高速火焰噴涂

70~110

<0.5

等離子噴涂

60~80

4~10

爆炸噴涂

>70

1~2

 

傳統的電鍍、電刷鍍、化學鍍等鍍層工藝,僅能對于失效尺寸小于0.1mm零部件進行恢復,而對于大失效尺寸無能為力?,F有的熱噴涂,如電弧噴涂、火焰噴涂、等離子噴焊、超音速火焰噴涂等,尺寸恢復一般不超過0.5mm,孔隙率高上,界面結合強度低,在使用過程中易造成涂層剝落失效,耐腐蝕性能差。

通過前述章節對智能復合熔涂層的性能測試研究,可知智能復合熔涂層不同于傳統熱噴涂的機械結合,而是具有高界面強度的冶金結合,涂層幾乎趨于零孔隙,極為致密。這是傳統熱噴涂技術所不能比擬的。

(2)相對于火焰噴焊、等離子噴焊和激光熔覆工藝,智能復合熔涂具有明顯的性能、成本和效率優勢,必將成為創新型的先進增材再制造關鍵技術。

    再制造技術的性能、成本和生產效率比較一覽表

增材再制造技術

火焰噴焊

等離子噴焊

激光熔覆

智能復合熔涂

材料適應范圍

以鎳基合金為主

鐵基、鎳基、鈷基、銅基四系列的自熔性合金

界面結合力 (MPa)

173

197

90

339MPa

孔隙率(%

4~6

2~3

1~2

<0.15

材料成本

較高

*高

較高

能源消耗

較高

較高

極低

熱變形

較高

較高

極小

生產效率

較低

較低

較低

極高

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