液壓支架活塞桿表面防護(hù)層的制備與組織性能

發(fā)布時(shí)間：2017-01-10

活塞桿是液壓設(shè)備中的易損件,在使用過程中易出現(xiàn)磨損、腐蝕、變形等現(xiàn)象導(dǎo)致液壓系統(tǒng)失效,延誤生產(chǎn)進(jìn)度。因此在活塞桿表面制備有防護(hù)層,目前國(guó)內(nèi)主要采用電鍍硬鉻及復(fù)合鍍鉻、堆焊工藝制備和修復(fù)活塞桿表面防護(hù)層。火焰噴涂加感應(yīng)重熔技術(shù)及等離子熔覆技術(shù)兩種工藝均可在活塞桿表面制備高硬度抗磨耐蝕防護(hù)層的能力,且在成本、環(huán)境保護(hù)、適用性、規(guī)模應(yīng)用等方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì),但是有關(guān)這兩種工藝在制備及修復(fù)液壓支架立柱活塞桿方面的研究及分析不多。本文首先使用商業(yè)霧化粉末Fe90分別優(yōu)化得到了火焰噴涂加感應(yīng)重熔技術(shù)、等離子熔覆技術(shù)的最佳工藝參數(shù),并在上述條件下,從成形性、防護(hù)層組織、結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率、對(duì)合金粉末的要求及耐磨性能等方面分別對(duì)兩種工藝的優(yōu)劣進(jìn)行了對(duì)比分析。另外,還結(jié)合液壓支架立柱活塞桿的實(shí)際工作狀況,設(shè)計(jì)并制備了耐磨耐蝕、抗形變的Fe基合金粉末防護(hù)層,并使用硬度計(jì)、金相顯微鏡、SEM、EDAX及XRD等檢測(cè)手段分析所得防護(hù)層的力學(xué)性能和顯微組織。在火焰噴涂加感應(yīng)重熔技術(shù)中,當(dāng)氧-乙炔流量比例為1.0、送粉量為97.7g/min、預(yù)熱時(shí)間為40s、噴涂時(shí)間為3min、工件表面線速度為12.7m/min、重熔電源功率為60kW、頻率為20kHz、感應(yīng)線圈移動(dòng)速率為4mm/min、試樣表面溫度為1100-1170℃時(shí),能得到涂層沉積速率最大、粉末散失率最小、涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度較佳的Fe90合金防護(hù)層。該防護(hù)層成形良好,與基材呈微冶金結(jié)合；硬度達(dá)到50～55HRC,內(nèi)部組織致密,由HV849.5的奧氏體和HV948.4的針狀共晶組成,層內(nèi)存在少量孔隙；而使用最佳工藝參數(shù)得到的機(jī)械混合粉末Fe基合金防護(hù)層,則孔隙率高,力學(xué)性能較差。
    在等離子熔覆技術(shù)中,經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到的最佳工藝參數(shù)：噴嘴到基材距離為12mm、搭接率(搭接寬度)25%、熔覆電流為300A、熔覆速率為312mm/min、送粉量為50-55g/min。在上述參數(shù)得到的等離子熔覆Fe90合金防護(hù)層,成形良好,組織致密,且與基材呈完全冶金結(jié)合。熔覆層由大量枝晶組成；搭接區(qū)存在二次熱致重結(jié)晶現(xiàn)象；熱影響組織由片狀珠光體、魏氏體區(qū)和再結(jié)晶區(qū)組成。結(jié)合液壓支架立柱活塞桿表面防護(hù)層性能要求,通過正交實(shí)驗(yàn)得到適用于等離子熔覆技術(shù)的鐵基合金粉末最佳配方：C4.5Cr23Ni6BSi4.5MnRE。經(jīng)熔覆后的防護(hù)層,其組織主要由(Fe,Cr)7C3、(Fe,Cr)23C6硬質(zhì)相和(Fe,Cr)-Y固溶體基體組成。磨損實(shí)驗(yàn)和腐蝕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該配方防護(hù)層耐磨耐蝕性能均優(yōu)于Fe90等離子熔覆合金層。