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鋼結構防腐熱噴涂工藝

發布時間:2009.08.23    新聞來源:江蘇新大高空公司    瀏覽次數:

制定工藝時應考慮以下幾個方面。
  ①根據鋼結構防腐、鋼結構熱噴涂防腐、鋼結構噴鋁防腐、鋼結構噴鋅防腐、鋼結構合金噴涂防腐的材料、技術要求及工作條件等選用基層及工作層用材料。選料時參閱其他有關資料。一般情形,薄涂層選用細粉,厚涂層選用粗粉。
  ②以涂層材料性能、厚度及粒度確定噴涂參數,包括乙炔和氧氣的壓力、噴距、噴槍與工件的相對運動速度等。這些參數除參考有關資料外,應注意積累經驗數據。  
  ③零件噴涂的主要目的大都是補償磨損尺寸。一般,噴涂后必須機械加工達到尺寸和形位精度要求,因此確定涂層厚度時應考慮加工余量,并考慮噴涂后工件熱態與冷態的尺寸差異。補償層厚度以0.4~1 mm為宜,局部厚度應≤3mm。加工余量一般可取0.4≤0.8mm。對于工件磨損量小,只噴涂自粘結復合材料,其厚度應≤0.3mm。
(1)工作表面的預處理
  工作表面的預處理亦稱表面制備,它是保證涂層與基體結合強度的重要工序。
  ①凹切。表面有疲勞層或局部嚴重拉傷的溝痕,在強度允許的條件下,可以對工件凹切處理,即在工件表面車去或磨去一層金屬。最小凹切深度應滿足最小涂層厚度的要求。表1所列普通軸類零件最小涂層厚度可供參考。由于工件表面磨損不均勻,可采取分階段梯凹切。分段處應圓弧過渡,最大凹切深度應≤3mm,視軸直徑大小,必要時進行強度核算。
表1  普通軸類零件最小涂層厚度                  mm

軸直徑d

最小涂層厚度(半徑方向)

軸直徑d

最小涂層厚度(半徑方向)

d≤25

0. 25

100<d≤125

0.80

25<d≤50

0.40

125<d≤150

0.90

50<d≤75

0.55

d>150

1.0

75<d≤100

0.70

 

 


    

 

 


  

 

 

  ②鋼結構防腐表面清理。油污、油漆用溶劑或清洗劑清除。如果油漬已滲入基體材料內可用乙炔一氧焰烘烤。對銹層可酸浸,機械打磨或噴砂清除。
  ③鋼結構防腐表面粗化。表面粗化的方法有噴砂、切槽或車螺紋、滾花紋、拉毛等。這些方法可單獨使用,也可以并用。
  i.噴砂。噴砂后基體呈現出新表面,并獲得一定的表面粗糙度。噴砂用磨料必須清潔干燥并有尖銳棱角。優先選用熔融剛玉、碳化硅、冷硬鑄鐵砂。對零件壁厚>4mm和厚涂層,可選粒度0.5~1.5mm的磨料,表面可得到Rz=l00μm的粗糙度。壁厚<4mm或表面硬度低的基體材料(如鋁、銅、鑄鐵等),可選用粒度細的冷硬鑄鐵砂,噴砂后表面粗糙度達Rz=25μm即可。
  ii.切槽或車螺紋:槽或螺紋的表面粗糙度以Ra=6.3~12.5um為宜,加工時不用冷卻液。平面基體可用挫削或砂輪打磨,在平面邊緣應加工固定槽。
  iii.滾花紋:對不適于切槽或車螺紋的工件,可以在表面滾交叉花紋,但應避免出現尖角。
  iv.拉毛:對硬度高的工件表面,采用電火花拉毛,但薄涂層工件應慎用。工件表面粗化后,呈現新鮮表面,應防止污染,嚴禁用手觸摸,保存在清潔、干燥的環境里。一般在粗化前預熱,粗化后即行噴涂,相隔時間不宜超過2h。
  ④非涂層表面的防護。噴涂表面附近的不噴涂表面需加以防護,常用的方法是用耐熱的玻璃布或石棉布屏蔽起來。噴涂部位的油孔、鍵槽等用石墨或粉筆堵平或略高于基面,噴涂后清除時應注意不要碰傷涂層。
(2)鋼結構防腐涂層噴涂
  鋼結構防腐涂層噴涂在表面預處理后進行。首先對工件預熱,然后噴涂粘結層,工作層,噴后進行工件冷卻。
  ①噴前預熱。一般小件在烘箱內預熱,通常對較大零件直接用噴槍或氣焊炬加熱。加熱用中性焰或微碳化焰,溫度控制在80-100℃,噴涂時工件溫度>80℃。銅件、鋁件散熱快,預熱溫度應達300-400℃。
  ②噴粘結層。噴粘結層可以提高涂層與基體的結合力,但應注意控制粘結層的厚度。一般,鎳包鋁層厚度為0.1~0.2mm,鋁包鎳層厚度為0.08~0.1mm。由于粘結層厚度難測量,因此以單位噴涂面積噴粉量來衡量,鎳包鋁粉取0.15g/cm2,鋁包鎳粉取0.08g/cm2。
噴粉時用中性或弱碳火焰,送粉后出現集中亮紅火束,并有藍白色煙霧。如果火焰末端呈白亮色,表明粉有過燒現象;如果火焰末端呈暗紅色,表明粉末熔透。出現上述現象時,應調整火焰或送粉量。
  基體經宏觀粗化后,表面有明顯的峰谷,噴射角度應盡量垂直于噴涂表面。
  ③噴涂工作層。結合層噴完后,用鋼絲刷除去灰粉及氧化膜,即換料斗,噴工作層。鐵基粉末用弱碳化焰,銅基粉末用中性焰,鎳基粉末用焰介于兩者之間,視其成分調整。高熔點的材料需在火焰中滯留時間長些,用碳化焰為好。低熔點不易氧化的材料適用中性焰。
噴距一般應掌握在180~200mm,即火焰長度的4/5處為宜。
  噴槍與工件相對移動速度為70-150mm/s,正常線速度為15~25m/min。
  噴涂過程中,經常測量基體溫度,超過了250℃時宜暫停噴涂。如果工件裝在車床上,應使車床繼續旋轉,待冷卻至200℃時,繼續噴涂。
  對棱角部位噴涂時,如起毛刺應及時清除。
    ④噴后工件冷卻。噴后工件溫度為250℃左右,一般工件不會產生嚴重變形。對一些特殊形狀零件應采取一定預防變形的措施,如長軸在機床上邊轉動邊冷卻,對形狀復雜或涂層厚度>1.5mm時,噴后埋在石灰中或砂中緩冷。
(3)鋼結構防腐噴涂層的后處理
   ①封孔。涂層的孔隙約占總體積的15%,而且有些孔隙互相連通,由表及里。多孔性對摩擦副儲油潤滑有利,但對受液壓的零件易產生泄漏。對后一類零件,噴涂后需用封孔劑填充孔隙,這一工序稱為封孔。
  封孔劑的性能要求是浸透性好,不溶解,不變質,在工作溫度下性能穩定,能增強而不是降低涂層性能。常用的封孔劑有環氧、酚醛、聚氨酯等樹脂粘結劑等。
  環氧、酚醛、聚氨酯樹脂粘結劑屬于熱固性材料,使用溫度260℃以下,耐有機溶劑及弱酸。應用時,清洗噴涂后的表面,再將其加熱到40℃左右,將按配方調好的粘結劑涂刷在涂層表面,24h后固化即可。對需加工的表面,涂層應經粗加工后進行封孔,以防止已封孔的表面被加工掉。
  ②涂層的機械加工。涂層組織疏松,與基體結合強度不高且導熱系數低,不可用一般金屬加工的刀具和切削用量來加工涂層。
  推薦切削加工用刀具及切削用量如下。
  i.鎳基及鐵基粉末涂層用硬質合金刀,銅基粉末涂層用高速鋼刀。
  ii.刀具主偏角25o~30o,主前角為0°~8°,主后角為5°~8°,刀尖圓弧半徑為0. 8mm.。
  iii.硬質合金刀切削用量:粗切時切削速度為20~60m/min,鐵基涂層選小值,銅基涂層選大值。進給量0.2mm,切削深度0.1~0.3mm,銅基涂層選大值。精切時切削速度25~70m/min。鐵基涂層選小值,銅基涂層選大值。進給量0.05~0.8m/min,切削深度0.05~0.15mm,銅基涂層可選大值。
  磨削加工用砂輪及磨削用量如下。
  i.鎳基和鐵基涂層用TL綠碳化硅砂輪,硬度中等,銅基涂層用硬度稍低的黑碳化硅砂輪,粗磨粒度46﹟,半精磨、精磨粒度70﹟。
  ii.磨外圓時,工件線速度20~30m/min,工作臺移動速度0.8~lm/min,每往復行程磨削深度0.002~0.006mm。由于涂層沉積狀態不同,磨削用量應按實際狀態調整。磨削時應用冷卻液及時沖除磨屑。

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