1熱噴（pēn）塗技術（shù）及其應用

      隨著現代科技的發展進步,對軍事裝備、工業生（shēng）產裝備、科研儀器等提出了（le）更高（gāo）的性能指標,對（duì）構成這些儀器的零部件的使用性（xìng）能要求也越來越高。為滿足特殊的使用要求,往往要（yào）采用一些貴（guì）重金屬如（rú）鈦、鎳（niè）、鈷、鎢、鋯製造零件,鑄、鍛造以及焊接方法都（dōu）有一定困難而且極不經濟。利用熱噴塗技術在普（pǔ）通（tōng）材料的表麵噴塗一層（céng）特殊的塗層,製造一個特（tè）殊的工作表麵,可以達到節約材料,節約能（néng）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態（tài）,並以一定的速度噴射到（dào）經過預處理的基體（tǐ）表（biǎo）麵並通（tōng）過微小顆粒的沉積形成塗層,從而賦予基體表麵特殊功能（néng）的方法和（hé）技術,是表麵（miàn）工程（chéng）技（jì）術的重要組成部分。采（cǎi）用不同的塗層材料和不同（tóng）的工藝方法,可以在基體表麵製備（bèi）減（jiǎn）磨耐磨、耐腐蝕、抗高溫氧（yǎng）化、熱障、電磁屏蔽接收、絕（jué）緣等功能塗層。

      比較常用的熱噴塗方法有火（huǒ）焰噴塗、電弧噴塗、等離子噴塗,塗層材料包括金屬、金屬（shǔ）合金、陶瓷、金屬陶瓷（cí）、塑料及其它複合材料。熱噴塗方法和技（jì）術已經被廣泛應用於航空航天、冶金、能源、軍事裝備、石油化工、機械（xiè）製造、交通運輸、生物工程等國民經濟各個領域。

      目前,通過熱噴（pēn）塗技術製作的各種功能（néng）塗層大多（duō）用於零部件的防護、強化、修複,直接用熱噴塗技術製作零（líng）部（bù）件（jiàn）的報道很少。本文介紹一種通過熱噴（pēn）塗方式（shì）製作滑動軸承的方法和工藝,由於工藝方法特（tè）殊,也可（kě）以作為熱噴塗技術與材料累積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

      滑動軸承是常用的機械零件,由（yóu）旋轉的軸頸和固定（dìng）的軸承座構成,和軸頸接（jiē）觸的（de）軸承座內表麵稱（chēng）軸瓦或軸承襯。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（gè）種鋼和鑄鐵（tiě）,比較耐磨;軸瓦或軸承襯的（de）常用材料（liào）為軸承合金（jīn）、青銅、鋁基合金、鋅基合金等, 其中軸承合金(主要是錫、鉛（qiān）、銻或其（qí）它金屬的合金)由於其耐磨性好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠合性好及與油的吸附性好,在（zài）重載、高速情況下使用較多,  但軸承合金的強度較小,價格較貴,一般采用離心澆鑄的方式鑄造在鋼、鐵（tiě）等軸承座的工作表麵（miàn）,形成滑動軸承的工作表麵。

      3利用熱噴塗技術製造滑動軸承內襯的工藝（yì）方法

      目前介紹通（tōng）過熱噴塗技術修複滑動軸（zhóu）承（chéng）的資料和文獻很多,德國大眾汽車公司也（yě）有通過等離子噴塗製作（zuò）內燃機連杆（gǎn）內孔耐磨鋁（lǚ）青銅塗層的發明專利。但由於受現有熱噴塗設備和操作方法的製約（yuē）,通過熱噴塗技（jì）術（shù）製備的各種功能塗層大多局限於零（líng）件的外（wài）表麵和較大的內孔（kǒng）表麵,一旦孔徑小於φ35或孔深較大則（zé）施工困難,如果零件型腔表麵特殊,則無法施工。

      本文就如下滑動（dòng）軸承零件的製（zhì）作介紹一（yī）種利用（yòng）熱（rè）噴塗技術製造滑動軸承內襯的工藝方法,零件如圖1中a圖所示,其內孔直徑為φ20,長（zhǎng）30,內孔表麵為工作表麵,有3mm厚的軸承合金。該零件一般采用（yòng）離心（xīn）澆鑄方式製（zhì）作合金層,由於（yú）孔（kǒng）徑太小,目前還沒有一種熱噴塗用內孔噴槍（qiāng）能完成此類任務。

      4需要注意的相關問（wèn）題

      采用熱噴塗技術製作上述滑（huá）動（dòng）軸（zhóu）承（chéng）及類似零件時,除了要（yào）遵守熱噴塗操作安全規程外,還應考慮如下相關問題。 

      (1)應根（gēn）據工作（zuò）表麵工況選擇（zé）合適的塗層材料（liào）和（hé）噴塗工（gōng）藝。如本文介紹的（de）采用電弧噴塗方法（fǎ）在軸承零件內表麵噴塗軸承合金,為（wéi）防止合金材料在噴塗時過度氧化,可（kě）采用氮氣作為噴塗介質氣體。  

       (2)如塗（tú）層表麵有精度和粗糙度要求,  需要通過機械（xiè）加工方式獲得所需技術要（yào）求,則要合理設（shè）計塗層的厚度和工裝的尺寸,預留加工量並保證塗層的工作厚度。如本文介（jiè）紹的（de）滑動軸承（chéng）在補充機械加工時應以毛坯（pī）內孔（kǒng）為粗基準（zhǔn）,先加工外柱麵;然後以（yǐ）外柱（zhù）麵為精（jīng）基準加工內孔（kǒng）,保（bǎo）證剩（shèng）餘塗層厚度均勻。

      (3)兩種塗層間（jiān）的結合力和殘（cán）餘應力。由於（yú）噴塗完工作塗層後要在其上麵通過電弧噴塗方法噴塗支撐塗層,並且支撐塗層較厚,如兩種塗層間（jiān）結合（hé）不好,可能導（dǎo）致工   作塗層在補（bǔ）充加（jiā）工階段或使用階段剝落。為此,應充分考慮兩種材料的熱膨（péng）脹係數和結合力,如（rú）有（yǒu）必（bì）要可在二者中間噴塗一層過渡塗層,設計複（fù）合塗層、梯（tī）度（dù）塗（tú）層,以增加結合強度。在塗層設計（jì）階段要充分考慮兩種塗層間能否（fǒu）充（chōng）分結合的問題,實際應用中要作充分的工藝實驗。另外,還要通過控製（zhì）噴（pēn）塗前、噴塗中的溫度減小殘（cán）餘應力,必要時（shí）可在後期安（ān）排消除內應力的（de）熱處理工（gōng）序。

      (4)工件和工裝拆裝方便,工裝可重（chóng）複使用。由於噴塗時塗層材料處於熔融（róng）、半熔融狀態（tài）,在高速氣流的帶動（dòng）下呈（chéng）錐柱狀射（shè）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（zhuāng）和工件拆裝方便（biàn）並能重複（fù）使用,噴塗前要在工裝表（biǎo）麵塗脫模劑（jì）。

      本文以滑動軸承內襯的製作為例介紹了一種熱噴塗（tú）技術和材料累積工藝相結合的工藝方法,按（àn）照這種思路還可以製造其它複雜零（líng）件和其它功能塗層,如內孔帶耐磨、耐腐蝕塗層的液壓（yā）閥閥體、螺旋冷卻通道等。必須承認,這（zhè）種方法目前還不（bú）適合產品的大批、大量生產（chǎn）,隻能用於有特殊（shū）性能（néng）要求、特殊結構零件的單件小批（pī）生產。

      這種通過熱噴塗技術製作（zuò）的滑動軸承內襯為非晶態軸承合金,硬度高於母（mǔ）材並有一定的孔隙率,可容納（nà）一部分油脂,在使用性能上優於鑄造（zào）方（fāng）法獲得的滑動軸承內襯（chèn）。另外,由於采用了不同於（yú）鑄造方法的熱噴塗技術製作軸承合金內襯,在零件設（shè）計時可以（yǐ）適當減少軸（zhóu）承合金的（de）厚（hòu）度以節約貴重金屬。