一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法与流程

本发明涉及热喷涂技术领域，特别涉及一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法。

背景技术：

超音速火焰喷涂是一种新的零件表面防护和表面强化工艺，能够有效提高零件的化学稳定性、硬度和溶点，并降低摩擦系数，从而延长零件的使用寿命。

对于部分细长零件，由于长度过长，使得喷涂设备无法一次完成对整个零件的喷涂，因此对此类长度较长的细长零件，通常采用分段喷涂的方法，先喷涂一段后，再紧邻第一次喷涂形成的喷涂层的边缘喷涂另一段。但是采用现有的分段喷涂方法进行喷涂时，两次喷涂形成的喷涂层之间的结合力较差，容易产生接缝，从而降低了喷涂层对零件的保护作用。

技术实现要素：

为了解决两次喷涂形成的喷涂层之间的结合力较差，在两次喷涂形成的喷涂层之间容易产生接缝的问题，本发明实施例提供了一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法。所述技术方案如下：

一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法，所述喷涂方法包括：

对待喷涂零件的待喷涂面进行表面预处理，所述待喷涂面包括第一喷涂面和第二喷涂面，所述第一喷涂面和所述第二喷涂面在所述待喷涂零件的长度方向上相邻接；

在所述第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层；

对所述第一喷涂层进行打磨，以将所述第一喷涂层靠近所述第二喷涂面的一端打磨为斜面，所述斜面与所述第二喷涂面呈钝角；

对所述第二喷涂面、所述斜面、对接面进行表面预处理，所述对接面为所述第一喷涂层上与所述斜面相连的区域；

在所述第二喷涂面、所述斜面和所述对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层；

对所述第一喷涂层和所述第二喷涂层进行磨削，使所述待喷涂零件的表面形成一层厚度均匀的喷涂材料。

优选地，所述对待喷涂零件的待喷涂面进行表面预处理，包括：

采用有机溶剂清洗所述待喷涂零件的待喷涂面。

进一步地，在所述在所述第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层之前，所述喷涂方法还包括：

对所述第一喷涂面进行喷砂；

采用压缩空气清洁所述第一喷涂面。

优选地，在所述在所述第二喷涂面、所述斜面和所述对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层之前，所述喷涂方法还包括：

对所述第二喷涂面、所述斜面和所述对接面进行喷砂；

采用压缩空气清洁所述第二喷涂面、所述斜面和所述对接面。

优选地，所述第一喷涂层的厚度为150～300μm。

可选地，所述第二喷涂层的厚度为150～300μm。

优选地，所述对接面在所述待喷涂零件的长度方向上的长度为100～150mm。

进一步地，所述斜面与所述第二喷涂面之间的夹角为135°～150°。

可选地，在所述在所述第一喷涂面上进行第一次喷涂之前，所述方法还包括：

在所述第二喷涂面上放置防护工装，且所述防护工装的一条边与所述第一喷涂面和所述第二喷涂面的交界线对齐。

可选地，在形成所述第一喷涂层的过程中和形成所述第二喷涂层的过程中，所述待喷涂零件表面的喷涂材料的温度小于或等于120℃。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过先在第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层，再对所述第一喷涂层进行打磨，以将所述第一喷涂层靠近所述第二喷涂面的一端打磨为斜面，在进行第二次喷涂之前，对所述第二喷涂面、所述斜面、对接面进行表面预处理，去除了第二喷涂面、所述斜面、对接面上的污渍，可以提高第二次喷涂时形成的第二喷涂层与第一喷涂层之间的结合力，通过在所述第二喷涂面、所述斜面和所述对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层，由于第一喷涂层和第二喷涂层之间通过斜面连接，第二次喷涂中的喷涂材料可以直接喷涂到斜面上，使得第二次喷涂的喷涂材料与第一喷涂层之间可以较好的结合，增大了第一喷涂层和第二喷涂层之间的结合力，最后通过对所述第一喷涂层和所述第二喷涂层进行磨削，使所述待喷涂零件的表面形成一层厚度均匀的喷涂材料，可以将对接面上的喷涂材料去除，降低了连接处的内应力，可以进一步避免第一喷涂层和第二喷涂层之间产生接缝，同时还可以使第一喷涂层和第二喷涂层的表面更光滑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种待喷涂零件的俯视图；

图3是本发明实施例提供的另一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种细长零件第一次喷涂后的状态示意图；

图5是图4中的A处打磨后的放大示意图；

图6是本发明实施例提供的一种细长零件第二次喷涂后的状态示意图；

图7是本发明实施例提供的一种细长零件第二次喷涂后的局部放大示意图；

图8是本发明实施例提供的一种完成磨削后的细长零件状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法的流程图，如图1所示，该喷涂方法包括：

S11：对待喷涂零件的待喷涂面进行表面预处理。

其中，待喷涂面包括第一喷涂面和第二喷涂面，第一喷涂面和第二喷涂面在待喷涂零件的长度方向上相邻接。

图2是本发明实施例提供的一种待喷涂零件的俯视图，如图2所示，待喷涂面包括第一喷涂面10a和第二喷涂面10b，第一喷涂面10a和第二喷涂面10b在待喷涂零件10的长度方向上相邻接。

S12：在第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层。

S13：对第一喷涂层进行打磨，以将第一喷涂层靠近第二喷涂面的一端打磨为斜面。

其中，斜面与第二喷涂面之间的夹角呈钝角。

S14：对第二喷涂面、斜面、对接面进行表面预处理。

其中，对接面为第一喷涂层上与斜面相连的区域。

S15：在第二喷涂面、斜面和对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层。

S16：对第一喷涂层和第二喷涂层进行磨削，使待喷涂零件的表面形成一层厚度均匀的喷涂材料。

本发明实施例通过先在第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层，再对第一喷涂层进行打磨，以将第一喷涂层靠近第二喷涂面的一端打磨为斜面，在进行第二次喷涂之前，对第二喷涂面、斜面、对接面进行表面预处理，去除了第二喷涂面、斜面、对接面上的污渍，可以提高第二次喷涂时形成的第二喷涂层与第一喷涂层之间的结合力，通过在第二喷涂面、斜面和对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层，由于第一喷涂层和第二喷涂层之间通过斜面连接，第二次喷涂中的喷涂材料可以直接喷涂到斜面上，使得第二次喷涂的喷涂材料与第一喷涂层之间可以较好的结合，增大了第一喷涂层和第二喷涂层之间的结合力，最后通过对第一喷涂层和第二喷涂层进行磨削，使待喷涂零件的表面形成一层厚度均匀的喷涂材料，可以将对接面上的喷涂材料去除，降低了连接处的内应力，可以进一步避免第一喷涂层和第二喷涂层之间产生接缝，同时还可以使第一喷涂层和第二喷涂层的表面更光滑。

图3是本发明实施例提供的另一种适用于细长零件的超音速火焰喷涂方法的流程图，如图3所示，该喷涂方法包括：

S21：采用有机溶剂清洗待喷涂零件的待喷涂面。

具体地，可以采用酒精对待喷涂面进行清洗。

由于零件表面通常会沾有油污或是其他污渍，通过酒精对待喷涂面进行清洗可以将油污和污渍去除，从而可以增加喷涂材料与零件表面的结合力。

实现时，可以采用冲洗、抹洗、浸泡等多种不同的清洗方式进行清洗。

S22：对第一喷涂面进行喷砂。

通过对第一喷涂面进行喷砂可以去除第一喷涂面表面的氧化层，有利于提高喷涂材料与零件之间的结合力，此外还可以增大零件的表面粗糙度，进一步提高喷涂材料与零件之间的结合力。

可选地，经过该步骤S22的喷砂处理后，第一喷涂面的表面粗糙度R_z可以为6.3～12.5μm。

S23：采用压缩空气清洁第一喷涂面。

通过压缩空气可以去除在喷砂过程中，粘附在第一喷涂面上的砂子，确保第一喷涂面的清洁。

具体地，可以采用高压风机吹净第一喷涂面。

S24：在第一喷涂面上进行第一次喷涂，以形成第一喷涂层。

图4是本发明实施例提供的一种细长零件第一次喷涂后的状态示意图(图中竖直虚线所划分的区域分别为第一喷涂面10a和第二喷涂面10b)，如图4所示，在进行第一次喷涂前，将待喷涂零件10夹持在工作台的加固工装20上，可以避免喷涂过程中的热量导致的待喷涂零件10的变形。第二喷涂面10b上放置防护工装21，且防护工装21的一条边与第一喷涂面10a和第二喷涂面10b的交界线对齐，防护工装21可以避免在第一次喷涂中，喷涂材料喷涂到第一喷涂面10a之外。

可选地，喷枪与第一喷涂面之间的间距可以为200～250mm，以有利于喷涂材料均匀的喷涂到第一喷涂面上。

此外，在进行第一喷涂过程中，助燃气体为氧气，氧气的流量可以为200～220L/min。

粉末状的喷涂材料的粒度可以为20～45μm，可以采用氮气进行喷涂材料的输送，其中氮气的流量可以为15～20L/min，喷涂材料的输送速度可以为3～5kg/h。

进一步地，喷涂材料可以是金属陶瓷。

此外，还可以在喷枪中输入氮气，氮气的流量可以为500～600L/min，通过调节氮气的流量可以对火焰的温度进行调节。

优选地，在第一次喷涂过程中，喷枪的移动速度可以为23～27m/min，在本实时例中，喷枪的移动速度为25m/min，若喷枪移动速度过快可能会导致部分区域的喷涂材料过薄甚至没有喷涂材料覆盖，若喷枪移动速度过慢则会使第一喷涂层的厚度过厚，导致在后期的磨削过程中需要去除较多的喷涂材料，造成材料的浪费。

进一步地，经过该步骤S24后，第一喷涂层的厚度可以为150～300μm。

实现时，在进行第一次喷涂的过程中，可以对第一喷涂面进行重复喷涂，以使第一喷涂层的厚度达到150～300μm。

可选地，在形成第一喷涂层的过程中，待喷涂零件表面的喷涂材料的温度小于或等于120℃。

优选地，步骤S24与步骤S22之间的时间间隔不超过1小时，以避免间隔时间过长，导致喷砂后露出的零件表面重新形成氧化膜，从而降低第一喷涂层与第一喷涂面之间的结合力。

如图4所示，当第一喷涂面10a的边界与零件10的端面不对齐时，还可以在第一喷涂面10a之外紧贴第一喷涂面10a的位置放置防护工装21a。

此外，第一喷涂面10a的长度和第二喷涂面10b的长度可以根据所使用的喷涂设备的行程确定，第一喷涂面10a的长度和第二喷涂面10b的长度均小于喷涂设备的最大行程，且第一喷涂面10a的长度和第二喷涂面10b的长度可以为喷涂设备的最佳行程。

S25：对第一喷涂层进行打磨，以将第一喷涂层靠近第二喷涂面的一端打磨为斜面，且斜面与第二喷涂面之间的夹角呈钝角。

图5是图4中的A处打磨后的放大示意图(图中竖直虚线所划分的区域为对接面30b)，如图5所示，斜面30a与第二喷涂面10a之间的夹角θ可以为135°～150°，若夹角θ过小会使得斜面30a面积过小，降低后续进行第二次喷涂时，第二喷涂层与斜面30a之间的结合力，且喷涂材料被喷涂到斜面30a上时，对斜面的垂直作用力减小，会进一步降低第二喷涂层与斜面30a之间的结合力，若夹角θ过大，会增大两次喷涂的总面积，降低喷涂的效率。

容易理解的是，夹角θ应不小于90°，若夹角θ小于90°则可能会使得斜面上的部分区域无法喷涂上喷涂材料，造成第一喷涂层和第二喷涂层之间出现接缝。

实现时，可以采用金刚石砂轮进行打磨。

S26：对第二喷涂面、斜面、对接面进行表面预处理。

其中，对接面为第一喷涂层上与斜面相连的表面的部分区域。

进一步地，对接面在待喷涂零件的长度方向上的长度可以为100～150mm。

具体地，可以采用有机溶剂对第二喷涂面、斜面、对接面进行清洗，由于零件表面通常会沾有油污或是其他污渍，通过有机溶剂对第二喷涂面、斜面、对接面进行清洗可以将油污和污渍去除，从而可以增加喷涂材料与零件表面的结合力。

其中，有机溶剂可以为酒精。

S27：对第二喷涂面、斜面和对接面进行喷砂。

通过对第二喷涂面、斜面和对接面进行喷砂可以去除第二喷涂面、斜面和对接面表面的氧化层，有利于提高喷涂材料与零件之间的结合力，此外还可以增大零件的表面粗糙度，进一步提高喷涂材料与零件之间的结合力。

可选地，经过该步骤S27的喷砂处理后，第二喷涂面、斜面和对接面的表面粗糙度R_z可以为6.3～12.5μm。

S28：采用压缩空气清洁第二喷涂面、斜面和对接面。

通过压缩空气可以去除在喷砂过程中，粘附在第二喷涂面、斜面和对接面上的砂子，确保第二喷涂面、斜面和对接面的清洁。

具体地，可以采用高压风机吹净第一喷涂面。

S29：在第二喷涂面、斜面和对接面上进行第二次喷涂，以形成第二喷涂层。

图6是本发明实施例提供的一种细长零件第二次喷涂后的状态示意图，图7是本发明实施例提供的一种细长零件第二次喷涂后的局部放大示意图，结合图6和图7，在进行第二次喷涂前，将待喷涂零件10夹持在工作台的加固工装20上，可以避免喷涂过程中的热量导致的待喷涂零件10的变形。在第一喷涂层30上紧邻对接面30b的位置放置防护工装21，在待喷涂面之外紧邻第二喷涂面10a的位置也放置防护工装21，防护工装21可以避免在第二次喷涂中，喷涂材料喷涂到第二喷涂面10a、斜面30a和对接面30b之外。

在进行第二次喷涂时，参数的选择与第一次喷涂时的相同，具体地，喷枪与第二喷涂面之间的间距可以为200～250mm，以有利于喷涂材料均匀的喷涂到第二喷涂面、斜面和对接面上。

此外，在进行第二喷涂过程中，助燃气体为氧气，氧气的流量可以为200～220L/min。

粉末状的喷涂材料的粒度可以为20～45μm，可以采用氮气进行喷涂材料的输送，其中氮气的流量可以为15～20L/min，喷涂材料的输送速度可以为3～5kg/h。

此外，还可以在喷枪中输入氮气，氮气的流量可以为500～600L/min，通过调节氮气的流量可以对火焰的温度进行调节。

优选地，在第二次喷涂过程中，喷枪的移动速度可以为23～27m/min，在本实时例中，喷枪的移动速度为25m/min，若喷枪移动速度过快可能会导致部分区域的喷涂材料过薄甚至没有喷涂材料覆盖，若喷枪移动速度过慢则会使第一喷涂层的厚度过厚，导致在后期的磨削过程中需要去除较多的喷涂材料，造成材料的浪费。

进一步地，经过该步骤S29后，第二喷涂层的厚度也可以为150～300μm。

实现时，在进行第二次喷涂的过程中，可以对第二喷涂面、斜面和对接面进行重复喷涂，以使第二喷涂层的厚度达到150～300μm。

可选地，在形成第二喷涂层的过程中，待喷涂零件表面的喷涂材料的温度小于或等于120℃。

优选地，步骤S29与步骤S27之间的时间间隔不超过1小时，以避免间隔时间过长，导致喷砂后露出的零件表面重新形成氧化膜，从而降低第二喷涂层与第二喷涂面、斜面和对接面之间的结合力。

S30：对第一喷涂层和第二喷涂层进行磨削，使待喷涂零件的表面形成一层厚度均匀的喷涂材料

图8是本发明实施例提供的一种完成磨削后的细长零件状态示意图，如图8所示，通过磨削可以去除位于对接面30b上的喷涂材料，同时由于在完成步骤S29后，第一喷涂层30和第二喷涂层40的表面并不平整，通过磨削去除第一喷涂层30和第二喷涂层40的表面部分，可以使得零件10表面得到一层均匀的喷涂材料，所需要磨削的厚度可以根据所需要保留的喷涂材料的厚度确定。

优选地，步骤S30与步骤S29之间的时间间隔不超过24小时，由于在进行超音速火焰切割后，第一喷涂层和第二喷涂层中存在一定内应力，通过尽早进行磨削，还可以消除一部分的内应力，降低喷涂材料出现裂痕的可能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。