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            熱噴涂工藝與噴砂工藝技術分析

            熱噴涂工藝與噴砂工藝技術分析

            1、熱噴涂前表面吹砂粗化的目的
            基體表面的噴砂預處理是采用高硬度的磨料顆粒高速噴射基體表面,對基體表面產生沖刷、鑿削和錘擊作用,以除去基體表面的鐵銹、鱗皮、毛刺、焊渣、舊陶瓷涂層等污物,并形成具有相當粗糙度的基體表面,使金屬基體裸露出新鮮的活性表面,同時產生凈化、粗化和活化效果。此外,噴砂還對基體材料有一定的應力松弛并具有提高其疲勞強度的作用。加之噴砂的生產效率高,因此特別適合于大面積、大批量生產產品的表面預處理和現場施工,因而成為工業上最常用的一種表面預處理方法。
            2、熱噴涂對吹砂表面粗糙度有哪些要求
            為了獲得滿意的涂層結合強度,熱噴涂對基體表面噴砂處理后的粗糙度有特定的要求。

            2.1以表面粗糙度(Ra 即噴砂表面波峰與波谷的算術平均值)表示不同情況下熱噴涂合適的表面粗糙度值,列于下表。

            應用對象
            大多數噴涂層
            薄金屬件
            塑料件
            表面粗糙度Ra/μm
            2.5-13
            1.3
            6

            通常,隨著表面粗糙度增大,涂層的結合強度提高。但表Ra >10μm后,這種效果就大大減弱。欲獲得最佳的涂層結合強度,其相應的表面粗糙度尺寸應為被噴涂粉末直徑的3/4最好。
            2)以噴砂態的表面形貌表示
            按GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》標準的規定,熱噴涂時鋼鐵材料的噴砂除銹分級要求達到最高級Sa3.0,即金屬基體呈現白色,噴砂后的表面無各種明顯的油、脂、灰塵、軋皮、銹斑、涂膜、氧化物、腐蝕產物和其他外來物質。至少應達到近白色的次高級Sa2.5級。噴砂后基體表面的形貌和顏色應與鋼材表面噴砂的標準等級圖片或標準等級樣板進行比較評定。
            3、吹砂氣體壓力對基體表面性能有什么影響
            噴砂氣體壓力的改變對基體表面內應力影響最大,采用高壓氣體對薄板、長件表面噴砂,常常會引起工件的扭曲變形,軟基體(如鋁、鋅、巴氏合金等)表面會鑲嵌噴砂的磨料。另外,隨著噴砂氣體壓力的增加,基體表面活性增強,表面粗糙度值增大,噴砂效率提高。鋼鐵、不銹鋼、合金鋼工件,氣體壓力值應≥ 0.5Mpa。 對于軟基體工件,氣體壓力值應≤ 0.3MPa。
            4、吹砂距離、角度、時間對基體表面性能有什么影響
            吹砂距離的變化,對吹砂效率影響最大,其次是影響機體表面粗糙度,一般基體表面硬度大于45HRC,吹砂距離為100mm~150mmm,基體表面硬度在25HRC~45HRC之間,吹砂距離為150mm~200mm,軟基體表面硬度小于150HB,吹砂距離為250mm~300mm。   
            吹砂角度的改變主要影響基體表面的粗糙度,吹砂角度由30°~75°變化時,隨著吹砂角度增加,粗糙度隨之增大,但最佳的吹砂角度為70°~80°。
            吹砂時間的改變對基體表面活化程度有較大的影響,一般隨著對工件固定不動的吹砂時間的增加,表面活性增加,但吹砂時間達到20S左右時,表面活性基本達到飽和。一般基體表面粗糙度達到Sa3級,吹砂時間約在5S~10S。
            5、如何選擇噴砂磨料的形態
            噴砂磨料必須清潔、干燥、有棱有角,忌用鑄件拋丸清理后用過的磨料進行熱噴涂的噴砂預處理。磨料在噴砂過程中依磨料種類和性能不同,會產生不同程度的粉碎。微細的粉塵既影響噴砂效率,也會沉積在基體的預處理表面,將影響噴涂涂層的結合,還會污染環境。因此,當磨料的粉碎超過20%時,應篩去微粉,將磨料清洗烘干后再用。最好采用50%回收磨料+50%新磨料的混合磨料再用。
            6、射吸式吹砂機的原理

            射吸式(又稱吸入式)噴砂機是利用壓縮空氣流在噴砂槍的射吸室內造成的負壓,通過砂管吸入砂粒,并隨氣流從噴嘴噴出對工件表面進行粗化預處理的裝置。這種噴砂方法設備簡單,使用方便,但砂的吸入量較少、噴射速度較低,噴砂效率不高,通常用于小面積或薄壁件及有色金屬的噴砂處理。射吸式噴砂機結構示意圖如圖所示,在噴砂過程中,從空氣噴嘴噴出的高速氣流在周圍形成負壓,通過吸砂管把磨料從噴砂箱底部的錐型料斗處吸進,帶入高速噴出的氣流中。在高速氣流中,磨料被加速,噴射到工件基體表面。在封閉的噴砂柜中,撞擊到工件表面的砂粒被彈射,收集在噴砂柜中,經過篩網篩分下落到漏斗內,并被回收循環使用。磨料可被連續使用,直至磨料破碎失去噴砂效果為此。射吸式噴砂機有小型的手工操作的裝置以及中型的、完全自動化體系的裝置。這種噴砂機適宜使用相對密度較小的非金屬磨料,不適合使用相對密度較大的金屬磨料。因為相對密度較大,且粒度較大的鑄鐵砂或鋼砂需要更大的負壓吸入力。

            與壓力式噴砂機和離心噴砂機相比,射吸式噴砂槍的生產效率較低,吸砂管路較短,只適用于加工體積較小的工件,但這種噴砂槍結構簡單,價格低,使用靈活,維護方便,在現場可用于小面積的局部噴砂處理。射吸式噴砂槍需要的壓縮空氣流量較小,但要求使用較高的壓力,通常為0.52MPa~0.7MPa。

            吸射噴槍

            7、壓力式吹砂機的原理
            壓力式吹砂機是利用壓縮空氣的壓力和砂粒自重,將壓力罐(密閉的壓力容器)中的砂粒壓入噴砂管,由壓縮空氣推動,從噴嘴高速噴出對工件表面進行粗化處理的裝置。噴砂系統由壓縮空氣供給設備、壓力罐(砂罐)、砂管和吹砂槍等組成。壓力式吹砂機的有的是和結構如圖所示。砂罐是壓力式吹砂機的關鍵設備,容量通常在0.01m3~2m3之間,其中的空氣壓力通常維持在0.7MPa左右

            原理圖

            8、吹砂粗化預處理的缺點有哪些
            1)不適于已精加工的零件或對加工精度要求高的零部件的預處理。
            2)不能直接用于清除黏性的或有彈性的污染物,如脂類、油或瀝青等。(可考慮濕式噴砂)
            3)不能對帶有深凹槽或包圍腔室的復雜零件進行噴砂,在這些部位噴砂,很容易造成磨料堆積。
            4)磨料噴砂能在工件表面產生殘余壓縮應力,特別是在采用鋼丸或玻璃珠噴砂時更是如此。這對于提高制件的疲勞強度有利,但對于電器部件如電機用硅鋼片鐵芯,噴砂處理將會改變其電磁性能,造成有害影響。
            5)射吸式噴砂機和離心式噴砂機能夠噴砂的工件尺寸受到限制。離心式噴砂機只適于噴涂大批量的同一種零件,生產的柔性小。
            6)噴砂產生相當大的粉塵和噪聲,污染環境??梢钥紤]濕噴砂或循環回收式環保噴砂及噴砂房對粉塵及噪聲進行治理。
            9、如何選擇吹砂磨料的粒度
            噴砂磨料粒度的選擇主要取決于所需要的表面粗糙度,也與磨料的硬度、涂層厚度和噴砂用空氣壓力等因素有關。實際使用的噴砂磨料,其粒度范圍通常分為三擋;

            粗砂(0.6mm~2.0mm,-1目~+30目),中粗砂(0.425mm~1.4mm,-14目 ~ +40目),細砂(0.18mm~0.6mm,-30目 ~ + 80目)。當要求噴涂涂層厚度超過0.25mm時,推薦采用粗砂,以提高基體的表面粗糙度,獲得最佳的粘結性能 ;當涂層厚度小于0.25mm,要求基體表面的比較均勻時,則宜采用中粗砂,能達到滿意的粘結強度;當涂層厚度小于0.25mm,且涂層以噴涂態(不經后加工)使用時,即要求噴涂態涂層的表面比較均勻、光潔時,宜采用細砂噴砂。細砂噴砂時,單位時間單位面積上沖擊基體表面的磨料數目和接觸面積均大,因而噴砂效率高,但表面粗糙度??;反之,磨料粒度大、噴砂效率低,表面粗糙度增大。

            對于各種金屬基體,推薦采用的磨料粒度為0.25mm~ 1.18mm(-16目 ~+ 60目);對于大多數塑料基體,則宜采用0.15mm~0.25mm(-60目 ~+ 100目)磨料;對于薄涂層,特別是薄基體,應采用細粒度磨料,其粒度范圍為0.125mm~0.71mm(-25目~+120目);對于厚度大于0.25mm的厚涂層,或為了獲得最好的結合強度,則應采用較粗的磨料,其粒度范圍為0.71mm~1.00mm(-25目~+18目),以產生更粗糙的表面。

            10、電火花粗化法和人工粗化法
            電火花粗化法是在基體表面經去油、銹處理后,使用鎳絲(板)或鋁絲等做電極,同另一電極基體表面接觸產生電弧,使鎳或鋁熔粘于鋼或制品的表面,通過持續不斷地接觸,在基體表面生成一層粗糙的鎳或鋁薄焊層,達到基體表面粗化的目的。
            電火花粗化屬手工操作,生產效率低,但設備簡單,使用方便,特別適合于不允許或無法噴砂粗化、硬化表面或局部部位的宏觀粗化。

            人工粗化法是工件的表面采用噴砂處理,粗糙度達不到涂層要求時,則需對噴涂的基體表面再進行人工粗化,包括在其表面開溝槽,打眼和埋螺釘,以便增加涂層的嚙合能力與分散涂層的內應力

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