1熱噴塗技術及其應用

      隨著現代科技的發展進步,對軍事（shì）裝（zhuāng）備、工業（yè）生產裝備、科研儀器等提出了更高的性能指標（biāo）,對構成這些（xiē）儀器的零部件的使用性能要求也越來越高。為滿足特殊（shū）的使用要求,往往要采用一些貴重金屬如鈦、鎳、鈷、鎢、鋯製造零件,鑄、鍛（duàn）造（zào）以及焊接方法都有一定（dìng）困（kùn）難而且極（jí）不經濟。利用熱噴塗技術在普通材料的表麵噴塗一層特殊的塗層,製造一（yī）個特殊的工作表麵,可以達到節約材料（liào）,節約能源的目的。

      熱噴塗技術是利用熱源將噴塗材料加熱至熔融或半熔融狀（zhuàng）態,並以一定的速度噴（pēn）射到經過預處（chù）理的基體表麵並通過微小（xiǎo）顆（kē）粒的沉積形成塗層,從而賦予基體（tǐ）表麵特殊（shū）功能的方法和技術,是表麵工程技術的重要組成部分。采用不（bú）同的塗層材料和不同的工藝（yì）方（fāng）法（fǎ）,可（kě）以在（zài）基體表麵製備減磨耐磨、耐腐蝕、抗高（gāo）溫氧化、熱障、電磁屏蔽接收、絕緣等功能塗（tú）層（céng）。

      比較常用的熱噴塗方（fāng）法有火焰噴塗、電弧噴塗、等離子噴塗,塗層材（cái）料包括金屬、金屬合（hé）金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料及其它複合材料。熱噴塗方（fāng）法和技術已經被廣泛應用於航空航天、冶（yě）金、能源、軍事裝備、石油化工、機械製（zhì）造、交通運輸、生物工程等國民經濟各個領域。

      目前,通過熱噴塗技術製作的各種功（gōng）能塗層大多用於零部（bù）件的防護、強化、修複,直接用熱噴塗技（jì）術製作零部（bù）件（jiàn）的報道很（hěn）少。本文介紹一種（zhǒng）通過熱噴（pēn）塗方式製作滑動軸承的方（fāng）法和工藝,由於工藝方法特殊,也可以作為熱噴塗技術與材料累（lèi）積（jī）工藝相結合製作特殊零件的探索。

      2常規滑動軸承的製造方法

      滑動軸（zhóu）承是常用的機械零件,由（yóu）旋轉的軸頸和（hé）固定的軸承（chéng）座構成,和軸頸接觸的軸承座內表麵稱軸（zhóu）瓦或（huò）軸承襯。由於軸在使用中往往要承受一定的載荷並傳遞運動和動力,所以一般常用材料為各種鋼和鑄鐵,比較耐磨;軸瓦或軸承襯的常（cháng）用材料為軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等, 其（qí）中軸承合金（jīn）(主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金)由於其耐磨性好、塑性高、跑（pǎo）合性能好、導熱性（xìng）好和抗（kàng）膠合性好及與油的吸附性好,在重載、高速情況下使用較多,  但軸承合金（jīn）的強度較小,價格（gé）較貴,一（yī）般采用離心澆鑄的方式鑄造在鋼、鐵等軸承座的工作表麵（miàn）,形（xíng）成滑（huá）動軸承的工作表麵。

      3利（lì）用熱噴塗技術（shù）製造滑動軸承內襯的工藝方法

      目前介紹通過熱噴塗技術修複滑動（dòng）軸承的（de）資料和文獻很多,德國大眾汽車（chē）公司也有通過等離子噴塗製作內燃機（jī）連杆內孔耐磨鋁青銅塗層的發明專利。但由於受現有熱噴塗設（shè）備和操作方法的製約,通過（guò）熱噴塗技術製備的各種功能塗層大多局限於零（líng）件的外表麵和較大（dà）的內孔表麵,一旦孔徑小於（yú）φ35或孔深（shēn）較大則施工困難,如果零件（jiàn）型腔表麵特殊,則無法施工。

      本文就如下滑動軸承零件（jiàn）的製作介紹一種利用熱噴塗技（jì）術製造滑動（dòng）軸（zhóu）承內襯的工（gōng）藝方法,零件如圖1中a圖所示（shì）,其內孔直徑為φ20,長（zhǎng）30,內孔（kǒng）表麵為工作表麵,有3mm厚的軸承合（hé）金。該零件一般采用離心澆鑄方式製作合（hé）金層,由於孔徑太小,目前還沒（méi）有一種（zhǒng）熱噴塗用內孔（kǒng）噴槍能完成此類任務。

      4需要注意的（de）相關問題

      采用熱噴塗技術製作上述滑（huá）動軸承及類似零件時,除了要遵守（shǒu）熱噴塗操作安全規程外（wài）,還應考慮如（rú）下相關問題。 

      (1)應根據工作表麵工況選擇合適的塗層材料和噴塗工藝（yì）。如本文介紹的采用電弧噴塗方法在（zài）軸承零件（jiàn）內表麵噴塗軸承合金,為防止合金（jīn）材料（liào）在噴塗時過度氧（yǎng）化,可采用氮（dàn）氣作為噴塗介質氣（qì）體。  

       (2)如塗層表麵有（yǒu）精度和粗（cū）糙度要求,  需要通過機械加（jiā）工（gōng）方式（shì）獲得所需（xū）技（jì）術要（yào）求,則要合理設計塗（tú）層的厚（hòu）度和工裝的尺寸（cùn）,預留加工量並保（bǎo）證塗層的（de）工作厚度。如本文（wén）介紹的滑（huá）動軸承（chéng）在補（bǔ）充（chōng）機械加工時應以毛坯內孔為粗（cū）基（jī）準,先加工外柱麵;然（rán）後以外柱（zhù）麵為精基準加工內（nèi）孔,保證剩餘塗層厚度均勻。

      (3)兩種塗層間的結合力和殘餘應力。由於噴塗完（wán）工作塗層後要在其上麵通過電（diàn）弧噴塗方法噴塗支撐塗層,並且支撐（chēng）塗層較厚,如兩種塗層間（jiān）結合不好,可能導致工   作塗層在補充加工階段或使用階段剝落。為此,應充分考慮兩種材料的熱膨脹係數和（hé）結合力,如（rú）有必要可在二者中間噴塗一層（céng）過渡塗層,設計複合塗層、梯度塗層,以增加結（jié）合強度。在塗層設計階段要充分考慮兩種塗層間能否充分（fèn）結合的（de）問題,實際應用中要作充分的工藝實驗。另外,還要通過控製噴塗前、噴塗中的溫度減小殘餘應力,必要時可在（zài）後期安排消除內應力的熱處理工序。

      (4)工件和工裝拆裝方便,工裝可重複使用。由於噴塗時塗層材（cái）料處於熔融、半熔融狀態,在（zài）高速氣流的（de）帶動下（xià）呈錐柱狀射向工件,一些塗層材料不可避免地要粘貼在工裝（zhuāng）表麵,考慮工裝和工件拆裝（zhuāng）方便並能重複使用,噴（pēn）塗前要在工裝表麵塗脫模劑。

      本文以滑（huá）動軸承內襯（chèn）的製（zhì）作為例介紹了一種熱（rè）噴塗技術和（hé）材（cái）料累積工藝相（xiàng）結合的工藝方法,按照這種（zhǒng）思路還可以製造其（qí）它複雜零件和其它功能塗層,如內孔帶耐（nài）磨、耐腐蝕塗層的液（yè）壓閥閥體、螺（luó）旋冷卻通道等。必須（xū）承認,這種方法目前還不適合產品的大批、大（dà）量生產,隻能用於有特殊性能要求、特殊結構零件的單件小批生產。

      這種通過熱噴塗技術製作的滑動軸承內襯為非晶態（tài）軸承（chéng）合金,硬度高於母材（cái）並有一定的孔隙率,可容納一部分油脂,在使用性能上優（yōu）於鑄造方法獲得的滑動（dòng）軸承內襯。另外,由於采用了不同於鑄造（zào）方法的熱（rè）噴（pēn）塗技術製作軸承合（hé）金（jīn）內襯,在零件設計時可（kě）以適當減少軸（zhóu）承合金的厚度以節約（yuē）貴重金屬。