氧乙炔焰喷焊
（一）概述 Ni60粉末作业指导书
氧乙炔焰喷焊是金属表面强化的一项新技术，是以氧乙炔为热源，通过特殊喷枪将塑性熔粒喷敷在已处理好的工件表面，然后加热重熔、获得具有耐磨、耐蚀、抗氧化等特殊性能的焊层、其焊层硬度可从HRC25-HRC65范围内自由选择，焊层厚度也可在0.15-3mm(一般0.25mm)内自由控制。焊层与工件基体呈冶金结合,其强度可高达45kg/mm以上、焊层本身致密、平等、能满足不同工况条件的要求。同时、氧乙炔焰喷焊具有工艺简单、投资少、见效快、效益高、易于掌握等优点。
（二）工艺
2-1 喷焊原理
氧乙炔焰喷焊、是利用火焰喷枪将熔成高塑性的自熔合金粉末、借助高速气流、以一定的飞行速度喷敷在已准备好的工件表面，形成涂层、粉末是以机械结合和咬合的形式敷着于基体表面、结合强度很低、气孔率也较大，并有微量氧化物。为了得到具有综合性能的喷焊层、对自熔合金粉末来说则必须进行重熔、经重熔后的焊层与基体为冶金结合、其强度大于45kg/mm，焊层的显微组织为奥氏体+碳化物、硼化物、硬度范围为HRC25-HRC65，具有耐磨、耐蚀、抗氧化等综合性能。
2-2 工具与设备
1 喷枪 ○
SPH-E 或SPHT-6/h；
SPHT-8/h（两用枪）型喷焊枪；
SPH-E2000 SCR-100（SPH-C）
2 气体及流量控制器具 ○
工业用的氧气钢瓶、乙炔钢瓶或中压或乙炔发生器、减压器、流量计、过滤器等。
3 操作设备 ○
传动机床、立式、卧式喷焊转台，传动装置要采用无级调速。 4 辅助设备及工具 ○
工件表明处理用喷砂装置、手提砂轮、角向磨光机、电动磨头、恒温干燥箱、测温机、工件保温和缓冷设备等。
2-3 工艺流程
1表面处理与清洁处理；○2预热；○3磨光；○4喷粉；○5重熔；○6○
冷却；○7后加工；○5检验。
2-3．1 表面处理与清洁处理
喷焊层与基体的结合强度，除取决与自熔合金粉末性能和喷焊工艺操作外、还与被喷工件表面处理是否符合要求有直接关系。对于预修复工件的表面疲劳层、渗碳层、氧化层、镀铬层、锈斑、油污等需先除去。
处理方法（手工）：用角向磨光机或电动磨头清理至露出基体金属本身光泽为宜。
为了保证焊层与工件具有高的结合强度、并保证焊层本身的质量、对工件待喷面及其影响区内的水份、油污、也必须清洗干净。可用氧乙炔焰、喷灯等火焰对有油污处进行烘烤。经表面处理的部位、应立即进行喷焊、避免因停留时间过长而使工件表面重新沾污或氧化，影响焊层质量。
2-3．2 预热
对喷焊工件进行预热，是为了蒸发工件表面的水份并使基体有一定的预膨胀、提高粉末喷敷沉积率、同时有助于焊层重熔时与基体的结合。预热温度高度取决于工件大小及基体的抗氧化性能、一般较小或基体易氧化的工件采用150-2000C 预热.
本公司采用火焰加热，预热时采用中性焰、喷枪与工件距离
150-200mm ，当工件升温到1500C 左右时，枪距可采用100-150mm 。
2-3．3 喷粉
预热好的工件、对待喷面应立即喷粉、并以较快的速度移动喷枪或工件，使粉层覆盖整个带喷表面，以防止基体氧化。喷敷第一层粉时，应注意控制粉层厚度、一般控制在0.2mm （0.3-0.4）左右为宜，太薄在重熔时会出现“露底”、太厚则可能重熔不透，造成夹生或假结合层、同时对边缘或边角处粉层应适当厚一些、以免在重熔时拉开或起翅。
2-3．4 重熔
重熔将粉层与工件的机械结合变为焊层与工件的冶金结合、并得到一个致密的、具有综合性能的焊层。
重熔时，一般采用中性焰或微碳化焰、喷枪与工件距离180-200mm 。起始重熔点应从边缘10-25mm 处开始、枪的移动速度（或工件移动）要严格控制、以出现“镜面反光”为准。
注意：自熔合金粉末中B 、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中B 、Si 、C 等元素的烧损，并使焊层硬度明显下降。因此必须避免在喷焊过程中对同一涂层进行多次重熔的操作，以保证焊层厚度的质量和性能。
移动太快重熔不透、形成夹生层、降低焊层与基体的结合强度；过慢将产生过烧、流淌现象、同时焊层中的某些元素也会不同程度烧损、造成焊层硬度下降。分为一步法喷焊法和二步法喷焊法。
2-3．4．1 一步法喷焊
在喷粉和重熔的操作上，喷粉和重熔同时进行的称为一步喷焊法。一步喷焊法可分为边喷边熔法和连续喷熔法。
（A ）边喷边熔法:主要适用于形状复杂和大型工件的局部喷焊。
（B ）连续喷熔法：操作时喷枪与工件相对移动呈匀速、喷焊时喷枪中喷粉连续喷入熔池、既喷与熔在同一操作过程中进行。要求操作者控制工件温度、送粉量、移动速度，做到三者协调、才能保证喷焊层均匀熔透。此方法喷焊效率高、粉末飞溅少，但工件在喷熔过程中温度较高、热影响区大。适用于较小工件的喷焊修复和保护。 喷
焊柱塞时宜采用该法。
2-3.4.2二步法喷焊
在喷粉和重熔的操作上，先喷粉后重熔的方法称为二步法喷焊。它的优点是焊层平整、致密均匀、操作便于机械化控制。根据工件形状及大小特点，在重熔操作时，可采用工件快速移动或慢速移动 方法。
(A) 工件快速移动重熔法：重熔时、喷枪与工件的移动速度 较快，如轴类工件其转动线速度保持为18-20米/分，先将被喷表面连同工件整体加热到500℃以上，然后把火焰喷枪与工件距离控制在20-30mm ，从轴类的端部开始加热重熔一直到涂层熔化出现“镜面”时，喷枪即往轴的另一端逐渐移动。在移动过程中，火焰喷枪与涂层出现“镜面反光”保持同步。这种工件快速转动重熔法应用较为普通、适用于镍基粉末喷焊轴类、拉杆、管道内孔、平面型工件。
(B) 工件慢速移动重熔法：大面积部件喷焊就是采用这种方法。 在喷焊操作中，要根据喷焊工件的大小、几何形状和粉末要求，分析用一步法喷焊或二步法喷焊。
2-3．4．3 喷焊操作中应注意的几个问题
(A) 喷焊层多次重熔对元素的烧损及硬度影响：
自熔合金粉末中B 、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中
B 、Si 、C 等元素的烧损，并使焊层硬度明显下降。因此必须避免在喷焊过程中对同一涂层进行多次重熔的操作，以保证焊层厚度的质量
和性能。
（B ）控制焊层厚度的计算方法：
喷涂层熔化成焊层经测定其厚度收缩率一般为25％，在控制喷焊层厚度时必须注意这一点。根据工件喷焊实践，可用一下公式进行焊层厚度控制与计算。
重熔前喷涂层厚度＝1.25×(要求的焊层厚度+焊层加工余量) 。焊层加工余量需磨削的一般取0.3-0.5m/m，对需车削的焊层加工余量可取0.8-1 m/m。我厂具体数值如下：
重熔前喷涂层最薄厚度：1.25×(0.25+0.3+0.8)=1.68mm。 重熔前喷涂层最厚厚度：1.25×(0.25+0.5+1)=1.75mm。
（C ）关于粉末喷涂沉积率：
粉末的喷涂沉积率是指部件表面的涂层重量与通过喷枪喷出的粉末重量之比。在喷焊过程中，喷涂沉积率的高低除了与粉末粒度的配比、喷枪的性能和操作方法有关以外，还主要取决于喷涂部位面积大小与所选用的喷枪及喷嘴是否相配，不同型号喷枪及工件直径对喷涂沉积率影响的结果如图：
92
87
78
65
2
5456585
（D ）喷枪与工作位置：
喷枪与工作位置是对喷焊效率和涂层致密性有较大影响的。圆柱体类喷焊表面应放在转动设备上施工。见图：
（E ）枪距与火焰：
在喷焊操作中，粉末在重力负压下进入喷枪气流射室，由气流降粉末不断的送进火焰，粉末因火焰的燃烧引起性质的变化，火焰从青兰色转为灰白色，粉末经火焰加热呈高塑性状态，随气流火焰的高速喷敷于部件表面直至熔融成形。在操作工艺上一般都采用中性焰和微量碳化焰。
枪距是给粉末在火焰中停留的时间，使粉末在火焰中停留的时间内得到充分加热至呈高塑性状态以利粘结在工件表面。在粉末喷涂（焊）工艺上，喷涂与喷焊因操作方法的不同，枪距也随之改变，如被喷工件大小和形状的局限性。其最佳的枪距得按喷枪火焰的热流挺直度而选择。
火焰挺直度范围
3100℃2600℃1600℃1100℃
热量分布
枪距在火焰挺直度内选择2-3.5冷却
工件表面经喷焊操作形成焊层后，应保证焊层自高温重熔冷却到室温的过程中不产生裂纹或脱落。因此针对不同的基体、粉末性能及工件形状尺寸等情况采取合理的焊层冷却制度是非常重要的工艺环节。柱塞因其裂纹的敏感性小，经喷后，一般在空气中自然冷却即可。
2-3.6 后加工
分为精磨、粗磨及车削加工
合金粉末喷焊层的机械加工性能，主要是取决于它的化学成分，自身的力学性能与其相应的组织结构，以及所含的硬质相的数量等因素。
从喷焊层的组织结构看，经金相检验与X 光分析测定，其焊层含有一定数量的Ni、B、CrB、Cr2、B6等金属间化合物，均为硬度极高的硬质相，因而显著提高焊层的耐磨性。此外为了满足特殊的使用要求在有些合金粉末中，加入一定数量的高硬度Wc 颗粒弥散在焊层中，使其提高耐磨性。这样给焊层的机加工性带来一定的困难。
氧乙炔焰喷焊
（一）概述 Ni60粉末作业指导书
氧乙炔焰喷焊是金属表面强化的一项新技术，是以氧乙炔为热源，通过特殊喷枪将塑性熔粒喷敷在已处理好的工件表面，然后加热重熔、获得具有耐磨、耐蚀、抗氧化等特殊性能的焊层、其焊层硬度可从HRC25-HRC65范围内自由选择，焊层厚度也可在0.15-3mm(一般0.25mm)内自由控制。焊层与工件基体呈冶金结合,其强度可高达45kg/mm以上、焊层本身致密、平等、能满足不同工况条件的要求。同时、氧乙炔焰喷焊具有工艺简单、投资少、见效快、效益高、易于掌握等优点。
（二）工艺
2-1 喷焊原理
氧乙炔焰喷焊、是利用火焰喷枪将熔成高塑性的自熔合金粉末、借助高速气流、以一定的飞行速度喷敷在已准备好的工件表面，形成涂层、粉末是以机械结合和咬合的形式敷着于基体表面、结合强度很低、气孔率也较大，并有微量氧化物。为了得到具有综合性能的喷焊层、对自熔合金粉末来说则必须进行重熔、经重熔后的焊层与基体为冶金结合、其强度大于45kg/mm，焊层的显微组织为奥氏体+碳化物、硼化物、硬度范围为HRC25-HRC65，具有耐磨、耐蚀、抗氧化等综合性能。
2-2 工具与设备
1 喷枪 ○
SPH-E 或SPHT-6/h；
SPHT-8/h（两用枪）型喷焊枪；
SPH-E2000 SCR-100（SPH-C）
2 气体及流量控制器具 ○
工业用的氧气钢瓶、乙炔钢瓶或中压或乙炔发生器、减压器、流量计、过滤器等。
3 操作设备 ○
传动机床、立式、卧式喷焊转台，传动装置要采用无级调速。 4 辅助设备及工具 ○
工件表明处理用喷砂装置、手提砂轮、角向磨光机、电动磨头、恒温干燥箱、测温机、工件保温和缓冷设备等。
2-3 工艺流程
1表面处理与清洁处理；○2预热；○3磨光；○4喷粉；○5重熔；○6○
冷却；○7后加工；○5检验。
2-3．1 表面处理与清洁处理
喷焊层与基体的结合强度，除取决与自熔合金粉末性能和喷焊工艺操作外、还与被喷工件表面处理是否符合要求有直接关系。对于预修复工件的表面疲劳层、渗碳层、氧化层、镀铬层、锈斑、油污等需先除去。
处理方法（手工）：用角向磨光机或电动磨头清理至露出基体金属本身光泽为宜。
为了保证焊层与工件具有高的结合强度、并保证焊层本身的质量、对工件待喷面及其影响区内的水份、油污、也必须清洗干净。可用氧乙炔焰、喷灯等火焰对有油污处进行烘烤。经表面处理的部位、应立即进行喷焊、避免因停留时间过长而使工件表面重新沾污或氧化，影响焊层质量。
2-3．2 预热
对喷焊工件进行预热，是为了蒸发工件表面的水份并使基体有一定的预膨胀、提高粉末喷敷沉积率、同时有助于焊层重熔时与基体的结合。预热温度高度取决于工件大小及基体的抗氧化性能、一般较小或基体易氧化的工件采用150-2000C 预热.
本公司采用火焰加热，预热时采用中性焰、喷枪与工件距离
150-200mm ，当工件升温到1500C 左右时，枪距可采用100-150mm 。
2-3．3 喷粉
预热好的工件、对待喷面应立即喷粉、并以较快的速度移动喷枪或工件，使粉层覆盖整个带喷表面，以防止基体氧化。喷敷第一层粉时，应注意控制粉层厚度、一般控制在0.2mm （0.3-0.4）左右为宜，太薄在重熔时会出现“露底”、太厚则可能重熔不透，造成夹生或假结合层、同时对边缘或边角处粉层应适当厚一些、以免在重熔时拉开或起翅。
2-3．4 重熔
重熔将粉层与工件的机械结合变为焊层与工件的冶金结合、并得到一个致密的、具有综合性能的焊层。
重熔时，一般采用中性焰或微碳化焰、喷枪与工件距离180-200mm 。起始重熔点应从边缘10-25mm 处开始、枪的移动速度（或工件移动）要严格控制、以出现“镜面反光”为准。
注意：自熔合金粉末中B 、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中B 、Si 、C 等元素的烧损，并使焊层硬度明显下降。因此必须避免在喷焊过程中对同一涂层进行多次重熔的操作，以保证焊层厚度的质量和性能。
移动太快重熔不透、形成夹生层、降低焊层与基体的结合强度；过慢将产生过烧、流淌现象、同时焊层中的某些元素也会不同程度烧损、造成焊层硬度下降。分为一步法喷焊法和二步法喷焊法。
2-3．4．1 一步法喷焊
在喷粉和重熔的操作上，喷粉和重熔同时进行的称为一步喷焊法。一步喷焊法可分为边喷边熔法和连续喷熔法。
（A ）边喷边熔法:主要适用于形状复杂和大型工件的局部喷焊。
（B ）连续喷熔法：操作时喷枪与工件相对移动呈匀速、喷焊时喷枪中喷粉连续喷入熔池、既喷与熔在同一操作过程中进行。要求操作者控制工件温度、送粉量、移动速度，做到三者协调、才能保证喷焊层均匀熔透。此方法喷焊效率高、粉末飞溅少，但工件在喷熔过程中温度较高、热影响区大。适用于较小工件的喷焊修复和保护。 喷
焊柱塞时宜采用该法。
2-3.4.2二步法喷焊
在喷粉和重熔的操作上，先喷粉后重熔的方法称为二步法喷焊。它的优点是焊层平整、致密均匀、操作便于机械化控制。根据工件形状及大小特点，在重熔操作时，可采用工件快速移动或慢速移动 方法。
(A) 工件快速移动重熔法：重熔时、喷枪与工件的移动速度 较快，如轴类工件其转动线速度保持为18-20米/分，先将被喷表面连同工件整体加热到500℃以上，然后把火焰喷枪与工件距离控制在20-30mm ，从轴类的端部开始加热重熔一直到涂层熔化出现“镜面”时，喷枪即往轴的另一端逐渐移动。在移动过程中，火焰喷枪与涂层出现“镜面反光”保持同步。这种工件快速转动重熔法应用较为普通、适用于镍基粉末喷焊轴类、拉杆、管道内孔、平面型工件。
(B) 工件慢速移动重熔法：大面积部件喷焊就是采用这种方法。 在喷焊操作中，要根据喷焊工件的大小、几何形状和粉末要求，分析用一步法喷焊或二步法喷焊。
2-3．4．3 喷焊操作中应注意的几个问题
(A) 喷焊层多次重熔对元素的烧损及硬度影响：
自熔合金粉末中B 、Si 元素含量的变化，对粉末性能有明显影响，实验结果表明在喷焊过程中，对涂层进行多次重熔后，将引起焊层中
B 、Si 、C 等元素的烧损，并使焊层硬度明显下降。因此必须避免在喷焊过程中对同一涂层进行多次重熔的操作，以保证焊层厚度的质量
和性能。
（B ）控制焊层厚度的计算方法：
喷涂层熔化成焊层经测定其厚度收缩率一般为25％，在控制喷焊层厚度时必须注意这一点。根据工件喷焊实践，可用一下公式进行焊层厚度控制与计算。
重熔前喷涂层厚度＝1.25×(要求的焊层厚度+焊层加工余量) 。焊层加工余量需磨削的一般取0.3-0.5m/m，对需车削的焊层加工余量可取0.8-1 m/m。我厂具体数值如下：
重熔前喷涂层最薄厚度：1.25×(0.25+0.3+0.8)=1.68mm。 重熔前喷涂层最厚厚度：1.25×(0.25+0.5+1)=1.75mm。
（C ）关于粉末喷涂沉积率：
粉末的喷涂沉积率是指部件表面的涂层重量与通过喷枪喷出的粉末重量之比。在喷焊过程中，喷涂沉积率的高低除了与粉末粒度的配比、喷枪的性能和操作方法有关以外，还主要取决于喷涂部位面积大小与所选用的喷枪及喷嘴是否相配，不同型号喷枪及工件直径对喷涂沉积率影响的结果如图：
92
87
78
65
2
5456585
（D ）喷枪与工作位置：
喷枪与工作位置是对喷焊效率和涂层致密性有较大影响的。圆柱体类喷焊表面应放在转动设备上施工。见图：
（E ）枪距与火焰：
在喷焊操作中，粉末在重力负压下进入喷枪气流射室，由气流降粉末不断的送进火焰，粉末因火焰的燃烧引起性质的变化，火焰从青兰色转为灰白色，粉末经火焰加热呈高塑性状态，随气流火焰的高速喷敷于部件表面直至熔融成形。在操作工艺上一般都采用中性焰和微量碳化焰。
枪距是给粉末在火焰中停留的时间，使粉末在火焰中停留的时间内得到充分加热至呈高塑性状态以利粘结在工件表面。在粉末喷涂（焊）工艺上，喷涂与喷焊因操作方法的不同，枪距也随之改变，如被喷工件大小和形状的局限性。其最佳的枪距得按喷枪火焰的热流挺直度而选择。
火焰挺直度范围
3100℃2600℃1600℃1100℃
热量分布
枪距在火焰挺直度内选择2-3.5冷却
工件表面经喷焊操作形成焊层后，应保证焊层自高温重熔冷却到室温的过程中不产生裂纹或脱落。因此针对不同的基体、粉末性能及工件形状尺寸等情况采取合理的焊层冷却制度是非常重要的工艺环节。柱塞因其裂纹的敏感性小，经喷后，一般在空气中自然冷却即可。
2-3.6 后加工
分为精磨、粗磨及车削加工
合金粉末喷焊层的机械加工性能，主要是取决于它的化学成分，自身的力学性能与其相应的组织结构，以及所含的硬质相的数量等因素。
从喷焊层的组织结构看，经金相检验与X 光分析测定，其焊层含有一定数量的Ni、B、CrB、Cr2、B6等金属间化合物，均为硬度极高的硬质相，因而显著提高焊层的耐磨性。此外为了满足特殊的使用要求在有些合金粉末中，加入一定数量的高硬度Wc 颗粒弥散在焊层中，使其提高耐磨性。这样给焊层的机加工性带来一定的困难。