 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 電化學 » 腐蝕防護 » 沖壓模具熱噴涂涂層的優(yōu)化
| 5 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 2027 | 回復: 2 | |||
| 當前只顯示滿足指定條件的回帖，點擊這里查看本話題的所有回帖 | |||
[交流]
沖壓模具熱噴涂涂層的優(yōu)化 已有2人參與
|
|||
|
沖壓模具熱噴涂涂層的優(yōu)化 （德）沃爾夫?qū)よF爾曼，（德）羅蔚峰，（德）音果·鮑曼等 中國表面工程 引言：由于能源危機和環(huán)境污染的問題日趨嚴重，各汽車制造廠家越來越傾向于運用新技術，制造更輕、更省油和更低排放的車輛。在歐洲，歐盟一直嚴格控制并持續(xù)減少汽車的二氧化碳排放量。例如，在德國小轎車二氧化碳界限將從２０１２年的１１０ｇ／ｋｍ降低到２０２０年的８０ｇ／ｋｍ［１］。 另外原油價格在過去十年中更是“突飛猛進”，從２００２到２０１２年漲了將近１００美元／桶［２］。在這種形勢下，各汽車廠商紛紛采用各種新型材料，比如使用高強度鋼板、鋁鎂合金、纖維增強塑料來降低車身重量來達到降低油耗及排放的目的。由于價格的原因，目前輕量化的高強度鋼板最受各汽車廠商青睞［３］。在對高強度鋼板的沖壓過程中，對沖壓模具的抗磨損性能的要求也相應提高，而傳統(tǒng)的熱處理已經(jīng)不能滿足這一要求。熱噴涂技術在１９１２年被發(fā)明之后，作為一種新型的表面強化技術，是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，高速噴射并沉積到經(jīng)過預處理的基體表面形成涂層的方法［４］。它具有噴涂材料廣泛（金屬、陶瓷、塑料、復合材料等）、基體材料和 尺 寸 不 受 限 制、基 體 受 熱 影 響 小 等 特點［５－６］。運用熱噴涂技術，能夠在沖壓模具表面沉積一層耐磨涂層，來提高模具的使用壽命并且在正常壽命期內(nèi)更充分確保模具的精確度。雙絲電弧噴涂是一種傳統(tǒng)的噴涂技術，具有的運營費用低、附著效率高的特點［７］。新型的熱噴涂鐵基涂層由于特殊的非晶結構，使它具有高硬度和優(yōu)良的耐腐蝕和抗磨損的特性［８－１０］。通過使用含硬質(zhì)顆粒粉芯絲材可以使得涂層的硬度和耐磨性再一次產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。Ｈｅ［１１］和Ｄａｌｌａｉｒｅ［１２］在他們的論文中寫道，作為硬質(zhì)顆粒鑲嵌在電弧噴涂涂層中的碳化鎢和碳化鉻，能明顯地提高 涂 層 的 硬 度 和 抗 磨 性。 高 速 火 焰 噴 涂（ＨＶＯＦ）作為一種全新的噴涂工藝，具有火焰溫度低及速度高的特點，其速度一般能超過音速，所以又稱之為超音速噴涂。由于這一特征使通過高速火焰噴涂沉積的涂層，在微觀上具有非常低的孔隙率、顆粒氧化率、碳化鎢分解率的特點，在宏觀上具有超高的硬度和抗磨能力［１３－１４］。 文中使用電弧噴涂和高速火焰噴涂沉積抗磨損涂層，并優(yōu)化其參數(shù)，在保證高沉積效率的前提下制備高硬度、低孔隙率和低粗糙度的涂層，并使用銷盤試驗確定涂層的抗磨損性能。 摘要：為了提高沖壓模具的使用壽命，分別采用電弧噴涂工藝制備ＦＴＣ－ＦｅＣＳｉＭｎ耐磨涂層和高速火焰噴涂工藝制備ＷＣ－１２Ｃｏ耐磨涂層，并對其參數(shù)進行優(yōu)化。由于電弧噴涂工藝受到較少參數(shù)的影響，而高速火焰噴涂工藝受到煤油流量、氫氣流量和氧氣比等十幾個參數(shù)的影響，所以優(yōu)化過程采用單次單因子法的試驗設計法。對微硬度、孔隙率、表面粗糙度及沉積效率等涂層性質(zhì)進行研究，取得較好效果。其中高速火焰噴涂的ＷＣ－１２Ｃｏ涂層經(jīng)優(yōu)化后，硬度１５４７ＨＶ０．１，沉積效率３４．５％，孔隙率１．０％，粗糙度１．８４μｍ，與理論預期值非常接近。最后使用銷盤試驗測試涂層耐磨性，結果表明電弧噴涂的ＦＴＣ－ＦｅＣＳｉＭｎ涂層使工件的抗磨性提高２個數(shù)量級，而高速火焰噴涂的ＷＣ－１２Ｃｏ涂層更使工件的抗磨性提高４個數(shù)量級。 關鍵詞：電弧噴涂http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/；高速火焰噴涂；單次單因子；試驗設計法；磨損；熱噴涂粉末 １ 試驗材料與方法 �。保薄』� 由于銷盤摩擦磨損試驗的需要，選用圓盤形（Φ４０ｍｍ × ６ｍｍ）４５鋼毛坯作為基材。為了確保涂層和基材間良好的機械咬合力，首先必須對基材進行噴砂處理。對電弧噴涂和高速火焰噴涂使用的基材分別用Ｆ１４和Ｆ１００的剛玉進行噴砂處理。使用不同顆粒度剛玉處理后的表面粗糙度Ｒａ分別為 （９．０±１．３）μｍ和 （１．４±０．４）μｍ。 �。保病‰p絲電弧噴涂 雙絲電弧噴涂使用德國Ｄｕｒｕｍ公司提供的ＦＴＣ－ＦｅＣＳｉＭｎ粉芯線材（Ｄｕｒｍａｔ�。粒樱福担埃�。該粉芯 線 材 質(zhì) 量 的５０％為 熔 融 碳 化 鎢 （ＦｕｓｅｄＴｕｎｇｓｔｅｎ Ｃａｒｂｉｄｅ，ＦＴＣ）硬質(zhì)顆粒，其顆粒大小在２５～９０μｍ之間。表１中列出其具體化學成分。 噴涂設備采用瑞士Ｓｕｌｚｅｒ Ｍｅｔｃｏ公司ＡｒｃＰＰＴ�。常担半p絲電弧噴涂系統(tǒng)。如圖１所示，線材由兩個分別接在正負極上銅制的導嘴引進噴嘴內(nèi)。在高壓直流電的作用下，兩線材的接觸點間產(chǎn)生電弧火花。在電弧火花的高溫作用下融化的顆粒被高壓高速氣體（一級霧化氣體，ｐｒｉｍａｒｙａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ�。纾幔螅┩ㄟ^噴嘴孔向基體加速。在中心噴嘴的周圍對稱分布了４個傾斜向前方中心聚攏的小孔。在這４個小孔中噴出的二級氣體（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ�。妫铮悖酰螅椋睿纭。纾幔螅⿲θ廴陬w粒有聚集和再霧化的作用。 �。保场「咚倩鹧鎳娡�http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/ 高速火焰噴涂工藝采用Ｔｈｅｒｍｉｃｏ公司提供的ＣＪＳ－ＨＶＯＦ噴槍（圖２）作為噴涂設備。該噴槍具有兩級燃燒室：氫氧燃燒室和液體燃料燃燒室，分別作為熱能和動能的來源，所以該噴槍具有可以獨立控制火焰速度和溫度的特點。經(jīng)過噴槍內(nèi)前后兩級拉瓦爾噴嘴的加速，火焰速度可以到達超音速的狀態(tài)。噴涂熱噴涂粉末在第二級拉瓦爾噴嘴的后端軸向注入，在這個區(qū)域燃燒已經(jīng)基本結束，所以熱噴涂粉末不會被加熱到很高的溫度，而在接下來的噴管中被加速到非常高的速度［１５］。 為了能生成致密涂層結構，試驗采用德國Ｔｈｅｒｍｉｃｏ公司提供的超細燒結破碎ＷＣ－１２Ｃｏ熱噴涂粉末（ＳＪＡ�。叮保埃矗浮。薄甫蹋恚�。由于該超細熱噴涂粉末顆粒的比重非常小，因此其運動慣量也非常低。其次該熱噴涂粉末具有尖銳的邊角，所以它的流動性和可供性都非常差。再次微小熱噴涂粉末顆粒具有巨大表面能量，容易凝聚在一起，會導致供粉管道堵塞。 所以系統(tǒng)特別采用了德國Ｔｈｅｒｍｉｃｏ公司的ＣＰＦ送粉器。該送粉器底部配置了一個震動器。整個容器在送粉時會一起震動。這樣熱噴涂粉末顆粒不會凝聚在一起，并會順著傾斜的底部流動，通過送粉孔進入管道。 �。保础⊥繉有阅苎芯� 使用加拿大Ｔｅｃｎａｒ公司的Ａｃｃｕｒａｓｐｒａｙ�。纾硿y定飛行顆粒的速度和溫度，使用德國Ｈｏｍｍｅｌ公司的Ｔ－１０００粗糙度儀測量涂層粗糙度，涂層硬度由德國ＬＥＣＯ公司Ｍ－４００顯微硬度儀來測得。涂層的沉積效率是以試件質(zhì)量增加量除以噴槍經(jīng)過基材的相應時間內(nèi)實際耗材量計算出。為了估算涂層冷卻后產(chǎn)生的熱殘余應力，試驗中還使用德國ＮＥＴＺＳＣＨ公司的４０２Ｅ熱膨脹儀測試了涂層和基體的熱 膨 脹 系 數(shù)。試件為長２５ｍｍ、寬３ｍｍ、厚２ｍｍ的純涂層材料或純基體材料。 摩擦磨損試驗是在銷盤式摩擦磨損試驗機（瑞士ＣＳＥＭ公司ＣＨ－２０００）上進行的。為了避免涂層粗糙度對試驗的影響，涂層必須先旋轉(zhuǎn)磨臺上磨光。經(jīng)磨光后涂層粗燥度Ｒｚ需控制在０．２μｍ以下。 磨 損 試 驗 使 用 氧 化 鋁 珠 和 不 銹 鋼 珠（１００Ｃｒ６）作為摩擦副。摩擦珠以１０Ｎ的正向壓力和０．４ｍ／ｓ的相對速度分別在半徑為１８、２４和３０ｍｍ的軌道上跑１２萬圈。磨損試驗后產(chǎn)生的磨損量使用三維輪廓測量儀（奧地利Ａｌｉｃｏｎａ公司的Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｆｏｃｕｓ）測量。磨損系數(shù)按以下公式計算： 磨損系數(shù)＝磨損體積（ｍｍ３）壓力（Ｎ）·π·直徑（ｍ）·圈數(shù) 實驗結果略 �。场〗Y論 �。ǎ保┯捎陔娀娡抗に囅鄬唵�，主要只受４個的參數(shù)影響，數(shù)量較少，所以在試驗中采用單次單因子法很快就能找到最優(yōu)參數(shù)，制備成致密和高硬度的涂層。 �。ǎ玻└咚倩鹧鎳娡抗に嚪浅碗s，受到不同的燃料量、氧氣供給比等十個參數(shù)的影響。如果使用傳統(tǒng)的單次單因子法，試驗數(shù)量將非常龐大。因此必須采用試驗設計法而減少試驗數(shù)量，逐級篩選重要參數(shù)，最后在幾個少數(shù)的重要參數(shù)中算出參數(shù)與性能間的關系式，并找出最優(yōu)參數(shù)的位置和對應的最優(yōu)性能。 �。ǎ常┕に噮�(shù)最優(yōu)化后，涂層的耐磨程度進行了研究和試驗。試驗數(shù)據(jù)表明，昂貴的高速火焰噴涂以及其高價的微細ＷＣ－１２Ｃｏ熱噴涂粉末，能使模具的抗磨損性能得到４個數(shù)量級的提高。同時廉價的電弧噴涂沉積的ＦＴＣ－ＦｅＣＳｉＭｎ涂層也能使抗磨性得到２個數(shù)量級的提升。但是由于ＦＴＣ－ＦｅＣＳｉＭｎ中存在著巨大的ＦＴＣ顆粒，會在摩擦副上產(chǎn)生一定量的微切削磨損。在噴涂參數(shù)的優(yōu)化后，下一步工作是將兩種涂層應用到?jīng)_壓模具上。使用大量重復的沖壓試驗來繼續(xù)驗證涂層的抗磨性能，并研究在高強度條件下涂層剝落和形成裂痕等涂層失效問題。 圖略 參考文獻略 網(wǎng)址：http://www.sunspraying.com/ |
回復此樓» 猜你喜歡
化學-化工-材料-食品-生物-環(huán)境2026年研究生調(diào)劑（可以不考數(shù)學）
已經(jīng)有0人回復
-
化學-化工-材料-食品-生物-環(huán)境-農(nóng)業(yè) 2026年研究生調(diào)劑（可以不考數(shù)學）
已經(jīng)有1人回復
-
分析化學論文潤色/翻譯怎么收費?
已經(jīng)有256人回復
-
070300一志愿211，312分求調(diào)劑院校
已經(jīng)有12人回復
-
26年儲能、電池方向博士申請
已經(jīng)有0人回復
-
070300化學求調(diào)劑
已經(jīng)有12人回復
-
青島大學化學化工學院2026年招收調(diào)劑碩士研究生
已經(jīng)有0人回復
-
北方工業(yè)大學085808儲能技術-02方向（電池）接收調(diào)劑生
已經(jīng)有0人回復
-
272求調(diào)劑，接受跨專業(yè)調(diào)劑！
已經(jīng)有3人回復
-
有一區(qū)TOP論文，求調(diào)劑
已經(jīng)有19人回復
-
大連工業(yè)大學杰青/長江團隊-生物質(zhì)材料-儲能電池方向招收2026級博士生
已經(jīng)有6人回復
» 本主題相關商家推薦: (我也要在這里推廣)
不然內(nèi)
新蟲 (初入文壇)
- 應助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 19.5
- 帖子: 4
- 在線: 7.7小時
- 蟲號: 6392466
- 注冊: 2017-04-25
- 性別: GG
- 專業(yè): 金屬材料的合金相、相變及
3樓2018-09-06 11:13:59
sunnycici617
金蟲 (小有名氣)
- 應助: 0 (幼兒園)
- 金幣: 952.9
- 散金: 100
- 帖子: 118
- 在線: 132.5小時
- 蟲號: 455288
- 注冊: 2007-11-10
- 性別: MM
- 專業(yè): 金屬材料表面科學與工程
2樓2012-11-14 14:42:50
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 考研材料工程351分調(diào)劑 +4 | 整個好的 2026-03-31 | 4/200 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 070300一志愿211，312分求調(diào)劑院校 +12 | 小黃鴨寶 2026-03-30 | 12/600 |
|
|
|
[考研] 086000生物與醫(yī)藥 初試274求調(diào)劑 +4 | 小叮當來了 2026-03-30 | 4/200 |
|
|
[考研] 271求調(diào)劑 +5 | 勒布朗@ 2026-03-31 | 7/350 |
|
|
|
[考研]
 一志愿武漢理工，總分321，英一數(shù)二，求老師收留。
+12
|
nnnnnnn5 2026-03-25 | 12/600 |
|
|
|
[基金申請] 面上5B能上會嗎？ +8 | redcom 2026-03-29 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 274求調(diào)劑 +6 | xiao愛同學 2026-03-30 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 哈爾濱工業(yè)大學材料與化工專碩378求調(diào)劑 +3 | 塔比烏斯 2026-03-30 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 一志愿北京化工大學材料與化工（085600）296求調(diào)劑 +25 | 稻妻小編 2026-03-26 | 25/1250 |
|
|
|
[考研]
304材料求調(diào)劑
+5
|
鐘llll 2026-03-26 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 0703一志愿9，初試成績：338，四六級已過，有科研經(jīng)歷，求調(diào)劑！ +7 | Zuhui0306 2026-03-25 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 0703化學/290求調(diào)劑/本科經(jīng)歷豐富/工科也可 +13 | 丹青奶蓋 2026-03-26 | 15/750 |
|
|
|
[考研] 085602 化學工程專碩 340分求調(diào)劑 +4 | qianbai11 2026-03-29 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 調(diào)劑考研 +3 | 王杰一 2026-03-29 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 394求調(diào)劑 +3 | 好事多磨靜候佳?/a> 2026-03-26 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 081200-314 +3 | LILIQQ 2026-03-27 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 305求調(diào)劑 +5 | 哇盧卡庫 2026-03-26 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 286求調(diào)劑 +4 | lim0922 2026-03-26 | 4/200 |
|
|
|
[考研]
 085602化學工程求調(diào)劑。
+4
|
平樂樂樂 2026-03-26 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 07化學303求調(diào)劑 +5 | 睿08 2026-03-25 | 5/250 |
|