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关于特氟龙涂层的快速成形工艺

浏览: 发表时间:2019-12-26 16:49:46

        在电弧喷涂过程中,电弧快速加热熔化金属丝材,熔滴在气流作用下从丝***脱离,与雾化气流发生动力学、传热学及化学交互作用,并发生形状、尺寸、速度、温度及化学状态(氧化)的改变;高速飞行的熔滴与基体表面或特氟龙涂层表面发生碰撞,瞬间扁平化并快速凝固,并有部分发生飞溅;众多飞行的熔滴随着喷枪的移动随机地叠加,不断增厚,其间伴随着孔隙的产生、热量的快速传输及应力的形成等缺陷。因此,电弧喷涂是一个非常复杂的工艺过程,研究这些行为是实现厚成形并揭示其机理的基础。雾化气体特性是影响熔滴飞行行为的一个重要参数,不同的喷枪结构、气体压力会产生不同的流场分布结果。例如,M.Kelkar等人采用光学系统分析了不同喷嘴几何形状所形成的流体动力学对于粒子流的影响,认为喷嘴的设计在雾化气流到达喷涂丝端部之前,应尽量减小或消除激波的形成。X.D.Wang结合计算流体动力学(CFD)模型及试验研究了雾化压力对涂层性能的影响,结果表明,雾化压力的变化导致熔滴大小的变化,进而导致特氟龙涂层孔隙率和氧化物含量的差异。同其他热喷涂技术相类似,雾化粒子速度、温度及大小等特征也是评价高速电弧喷涂雾化过程及涂层性能的重要指标。有研究将粒子直接喷射到冷却液中快速冷却,然后采用观测冷凝后粒子的方法测试雾化粒子形貌、大小,或采用机械法测量喷涂粒子速度,如转筒法和双转盘法。这些方法虽能测出雾化粒子的某些特征,但在测试中喷涂粒子状态已发生改变,不能准确反应粒子在实际飞行时的特征。J.Vattulainen等人采用非增强型CCD摄像机对飞行粒子的速度进行了测量,这种CCD摄像机的曝光时间非常短(可达到1us),可以在非常短的时间内两次曝光,通过在一张底片上得到两次曝光时粒子成像间的距离就可计算出粒子的飞行速度。

        也有研究人员采用激光多普勒仪和脉冲激光光屏法测量粒子的速度。对于粒子温度的测量,大多采用比色测温的方法,而且有些测试仪器结合测速技术可以同时测量粒子的速度和温度,并通过光学成像系统分析雾化粒子的大小及数量分布情况。研究高速电弧喷涂粒子雾化过程的测试技术及理论分析正处在发展阶段。为进一步揭示高速电弧喷涂的规律,还需对喷涂粒子的动力学、传热过程、传质过程作深入的研究,运用先进的测试手段和分析T具,建立可靠的理论模型,使其更好地为生产实践服务。高速飞行的粒子撞击到基体表面后,将发生飞溅和变形,粒子在变形的瞬间被冷却、凝固,形成扁平颗粒这一过程称为扁平化过程。扁平化过程的时间极短,只有103-10°s。接锺而来的粒子又在其上不断扁平化、堆积,形成喷涂层国外对电弧喷涂过程中的温度场变化信息进行了较多的研究,有通过热电偶、高温计或红外热像仪等设备测量喷涂过程中涂层温度场的变化规律,也有利用冇限差分或冇限元等数值计算方法模拟喷涂过程中涂层温度的瞬态变化规律,并分析特氟龙涂层与温度场之间的关系,这些研究对改善涂层中的温度场分布起到了极大的推动作用在国内,对热喷涂雾化过程中的粒子温度场及速度场分布情况研究颇多,但对热喷涂沉积过程涂层温度场的变化大多停留在有限元或有限差分法等数值分析阶段,很少见有关试验研究的报道。

        华中科技大学张海鸥等人已展开了等离子熔射制模的皮膜温度场的红外热像仪测量研究,对机器人等离子熔射制模工艺中不同的路径对皮膜温度场分布影响进行了测量与优化。这是在国内较早将红外测温技术用于熔射成形领域的单位。他们采用喷涂一段时间后,停止喷涂并马上测试涂层表面温度场的分布,再继续喷涂测试。热喷涂内应力产生的原因通常包括两个方面:金属液滴撞击基体后,快速冷却并强烈收缩,凝固之后,由于粘结作用,金属薄片的收缩受到基体限制,在金属薄片内产生拉应力,熔点越高,收缩内应力越大,甚至可以超过金属本身的强度而变形或萌生裂纹;在喷涂过程中,基体被加热,喷涂结束后基体冷却,在这种加热、冷却过程中,涂层与基体的膨胀系数不匹配,涂层内也会产生应力。另外,有资料表明,喷涂碳钢丝材在含氧气氛中喷涂时合金相会发生组织转变碳被大量烧损,同时生成马氏体和贝氏体,具有抑制残余拉应力增大的作用,但还未见有关定量表征相变应力的报道。


关于特氟龙涂层的快速成形工艺
在电弧喷涂过程中,电弧快速加热熔化金属丝材,熔滴在气流作用下从丝***脱离,与雾化气流发生动力学、传热学及化学交互作用,并发生形状、尺寸、速度、温度及化学状态(氧化)的改变
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