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表面合金化新型技术装备集成供应商高能离子束熔覆作业指导书宁波驰迈激光科技有限公司2016版表面合金化新型技术装备集成供应商1熔覆目的提高工件抗摩擦磨损、粘着磨损性、耐热、耐蚀、抗冲击及抗氧化的综合性能。2适用范围适用于金属零部件表面镍、铁基、钴基合金、碳化钨合金、氧化铝合金、钛合金、铜合金粉末熔覆工艺。3职责3.1专职离子束熔覆员负责产品的加工工艺的掌握及应用。3.2质检科表面合金（耐磨涂层）检验员负责熔覆产品的检验工作。4工作程序4.1熔覆操作、新合金涂层检验人员均需经岗位培训，并学习后经过考核合格上岗。4.2焊接工艺规范4.2.1公司常用熔覆材料：Fe50、Fe55、Fe60、Ni60、Wc、Go等。4.2.2公司表面硬化合金加工设备为离子束熔覆专机。4.2.3熔覆技术4.2.3.1熔覆尺寸应满足图纸要求。4.2.3.2合金涂层硬度应符合设计和使用要求。4.2.3.3合金涂层外观应平整光滑，不得有气孔，缩松，裂纹等缺陷。4.2.4需要熔覆的母材4.2.4.1需加工的母材表面形状与尺寸一般为圆形或平面、锥形或异表面合金化新型技术装备集成供应商形等。4.2.4.2基体材料见表1基体材料（表1）4.3熔覆工艺4.3.1加工前准备4.3.1.1熔覆加工前对已经验收的合金粉末，选择合适的目数，一般在80-270目，特殊要求选用300目以上的粉末。4.3.1.2粉末的加工方式分为水雾化和气雾化，针对离子束熔覆工艺要求，建议使用气雾化的粉末，其合金涂层质量要高于水雾化工艺的粉末。碳钢ZG230-450、ZG25、WCB、Q195/215/235/255/27520#/45#、T9/12、合金钢Cr-Fe-C、Cr-Ni-Fe-C、Mn-Fe-C、Si-Mn-Fe-C、40Cr、5CrMnMo、20Cr2Ni4A、9Cr18、16Mn、15MnTiQ345C、40CrMn、5CrNiMnA、38NiMoV、不锈钢1Cr18Ni9Ti、304/310/314/316/316L球墨铸铁QT400-15/18/、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2、FCD700灰口铸铁HT150、HT200、HT250、HT300、HT350、钛合金TA1/2/3/4/5、TC1/2/3/4/5表面合金化新型技术装备集成供应商4.3.1.3工件按给定温度预热及保温措施几种基材预热温度（表2）上述材料在预热后迅速进行熔覆，熔覆过程中基材的温度还会持续上升，熔覆完毕后按照合金粉末材料来决定是否要保温，并不是所有的基材在熔覆完毕后都要保温，高硬度的镍基、铁基合金粉末开裂性大，熔覆后易产生开裂，因此需要进行保温。常规的钴基粉末和硬度较低的铁基粉末在预热后熔覆过程可以不用保温，硬度越高，抗裂性越差，具体的工艺需要掌握基材和和合金粉末的特性来决定是否需要保温。4.3.1.4对于Cr-Mo、Cr-Mo-V、高铬钢、高碳钢基体熔覆镍基粉末要先熔覆一层过渡层，否则容易开裂，过渡层选择洛氏硬度低于HRC28的合金粉末材料进行打底。熔覆层厚度按照图纸要求需要留至少基体材料（高硬度/高铬/氮化/高锰一般需要预热）熔覆钴基熔覆镍基熔覆铁基碳钢ZG230-450、25、WCB300-350℃350-400℃300-350℃合金钢Cr5Mo、15CrMo、12Cr1MoV、15Cr1Mo1V400-500℃450-550℃400-500℃不锈钢1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti300-350℃350-400℃300-350℃球墨铸铁QT400-15/18、QT450-10300-350℃350-400℃300-350℃灰口铸铁HT150、HT200、HT250250-300℃300-350℃250-300℃表面合金化新型技术装备集成供应商0.7-1.5mm的余量来进行二次加工。4.3.1.5在熔覆前需要对工件表面进行常规清理，表面粗糙度低于Ra6.3，不允许有砂眼和铁锈等氧化物。4.3.1.6调整喷枪的位置，保证喷枪喷嘴与定位工件的相互位置，一般不低于7mm，最高可提升至13mm。4.3.1.7根据工件和熔覆合金层成形尺寸的要求（宽和高）预选电流，送粉量、摆幅宽度、喷枪与工件的距离，离子气和送粉气流量等规范参数，针对不同工件，参数均可以调整。4.3.1.8开机前先通冷却水，检查送粉、送气、供电系统是否正常，检查无误后方可开机工作。4.3.2熔覆过程4.3.2.1严格按熔覆工艺细则进行操作。4.3.2.2调整工艺参数，特别是转移弧电流的大小，要按照熔池状况加以调整。4.3.2.3起弧时送粉量应由小到大，不能突然增大，收弧时送粉量应由大到小，不能突然停止送粉，同时电流应由大到小逐步衰减，其衰减时间一般为5-20s，确保合金涂层平滑过渡，保证接头平整。4.3.2.4若发现工件故障，如双弧、结珠等现象，应立即停机检查，清理喷嘴、调整钨极尖端与喷嘴的同轴度，距离和离子气流量，其气流量一般在0.6-1m3/h内调整。4.3.3对于结构刚性大的碳钢和低合金钢焊后要进行消除应力退火，对于不锈钢要进行稳定化热处理。表面合金化新型技术装备集成供应商4.3.4离子束增材产品的过程参数都应进行控制，由操作工把控制参数填写在《高能离子束熔覆加工参数记录》上。4.4熔覆后检验4.4.1经离子束熔覆的零部件、车削或磨削后测量硬度值，离子束熔覆工艺按照粉末标注的实际硬度往下减去3-5度即为标准测试硬度。前期试机试样的对每批工件进行全检，通过磨合后设备性能及工艺掌握熟练后，每批工件抽检不得少于3％，若在抽查中发现有一个零件不合格，应加倍抽查。检验记录按10%比例记录在《过程检验记录》上。4.4.2对熔覆后的新合金涂层质量有问题的部件进行着色探伤检查，合格后转入其他工序。4.4.3在检查中发现的气孔、微裂纹等缺陷，允许将缺陷清除干净后，用与焊接材料相同的焊材及相应工艺进行修复。4.4.4焊缝表面要求平整高于基材至少0.8mm以上，否则很难进行二次加工，为了保证熔覆加工质量的完美，特殊的工件有需要开破口的就需要按照工艺要求来进行操作，大型工件熔覆的合金层厚度在5mm以上的，需要进行两次熔覆加工才能完成，平面或标准外圆熔覆可选择摆动来进行加工。熔覆后表面不允许有气孔、夹杂、咬边及裂纹存在。5、熔覆操作步骤5.1操作过程表面合金化新型技术装备集成供应商5.1.1、准备通电之前根据离子束熔覆规范连接好电气控制回路，检查供气、供水装置。检查喷枪各零件是否装配合适，特别要检查钨极和喷嘴的烧损情况，以及钨极和喷嘴之间的距离（即钨极内缩量，一般距离喷嘴口的距离为5~10mm）。确认无误后，打开气瓶，打开冷却水箱，接通设备电源。5.1.2、气体预置按下熔覆设备正面板右上部的离子气预调和保护气预调按钮，此时气体电磁阀打开，开始供气，调节面板上的气体流量计，根据熔覆工艺，设置离子气和保护气流量。▲注释：气体预置的主要作用有两个：√检查气体通路，预调气流量。√排出枪内残留空气，防止引弧时电极被氧化。5.1.3、引燃维弧一般采用高频引弧。通过维弧电流调节旋钮调节合适的维弧电流，把起弧方式切换开关打到“高频”，按下维弧开关到“开”，此时钨极跟喷嘴之间会产生瞬间高频，击穿两者之间的空气，引燃维弧。▲小心：长时间的高频容易损坏熔覆设备，如果按下开关3秒内没有正常起弧，则应先按下维弧开关到“关”停几秒钟后，再重新引弧。如果多次试图引弧没有成功，则应根据说明书《基本故障预防》里关于不起弧的解决方法，做相应的调整。5.1.4、开启主弧表面合金化新型技术装备集成供应商5.1.4.1如使用外接式离子束启动开关，开启主弧时按下外接式熔覆开关。▲注意：此时务必把设备面板上主弧开关打到“关”，否则外接式熔覆开关不起作用。5.1.4.2不使用外接式熔覆设备开关,开启主弧时把面板上主弧开关打到”开”。5.1.4.3根据熔覆工艺要求，调节主弧电流至合适值。5.1.4.4调整喷枪和工件间的距离到合适的起弧距离，一般为2mm-10mm。（按照不同基材及熔覆要求来设定）5.1.5熔覆过程熔覆过程利用主弧加热和熔化工件，实施熔覆。此时需要严格按照操作说明和培训指南来进行对主弧电流的调节。▲注意：熔覆过程中喷嘴不能接触工件，否则会烧坏喷嘴。5.1.6关闭主弧熔覆过程结束时，按下堆焊开关或把面板上主弧开关打至“关”，关闭主弧。5.1.7关闭维弧全部熔覆工作结束后，将维弧开关打到关。5.1.8关闭主弧电源将主弧开关打到关。5.1.9关机断开熔覆设备输入电源，关闭循环冷却水箱，关闭气瓶。5.2清理现场整理保管好喷枪等附件，清理作业现场。表面合金化新型技术装备集成供应商6、熔覆时的设备参数调节控制（以下按照400A的熔覆设备作为参考）6.1、主弧电流：40-60％，160A-240A；6.2、维弧电流：10-20A；一般不用去调节。6.3、离子气：30-40％，5-6Mpa；6.4、保护气：30-40％，5-6Mpa；6.5、送粉气：30-35％，4-5Mpa；6.6、送粉量：30-50％，根据熔覆厚度来进行调节；6.7、冷却水温：夏天：20℃；冬天：25℃。7、熔覆过程中的安全防护7.1、熔覆工件时必须要带防护面罩，保护眼睛不受强光刺激，面部距离熔覆工件的不得低于30cm,必须要穿长袖。以免灼伤。7.2、熔覆电源控制柜后端的总开光不得暴漏在潮湿的环境中，以免造成短路，发生危险。7.3、在控制面板上方白色指示灯亮起时，说明水循环出现故障，不可强行开启熔覆启动开关，以免造成电路或喷枪烧损，一般情况是水箱缺水或没有开启水循环开关，检查完毕后再次开启，直到缺水指示灯熄灭为止。7.4、熔覆前必须先检查工件接地，高能离子束熔覆设备都设计有接地夹子，不接地不会起弧，不可强行启动高频主弧，以免造成回路损表面合金化新型技术装备集成供应商坏。8、设备操作过程中的细节补充8.1、熔覆工件时先仔细了解基材的材质和是否存在裂纹等隐性因素，打磨后无裂纹后方可进行熔覆，否则在熔覆后裂纹会沿着新涂层延伸，导致熔覆无效。8.2、熔覆过程中的电流调节是按照工件要求来进行合理控制的，按照工件的大小、粗细、厚薄来判断是否需要大电流堆焊，在摆动时的堆焊电流应考虑工件的运动速度来调整，速度越快，电流越大，熔覆层越薄，熔覆电流越小，需要根据不同合金粉末来调整电流的大小，按照粉末的流动性来合理调节电流是通过现场实践来判断的，工件不同，因此方法也需要灵活改变。8.3、熔覆过程中的离子气流量的调节根据熔覆厚度及加工速度来控制，离子气越大，熔覆时的冲淡率（熔深）越深，送粉量也相对加大，需要合理掌握工件运动速度，以免影响熔覆外观，离子气调节的诀窍在于对熔覆层厚度和速度的计算，气量过小，不能送粉，会导致在工件上干烧，出现凹坑。8.4、熔覆过程中对水循环的水温调整要求：夏天外部环境温度高，水循环的出水温度调节在18-20℃，因为冬天外部温度低，特别是北方，容易出现冰冻，水箱内需要增加防冻液，出水温度需要调整在23-27℃，以保证堆喷枪的正常工作。8.5、熔覆后的局部瑕疵解决办法：表面合金化新型技术装备集成供应商因人为的操作因素而导致熔覆工件的表面有瑕疵，需要根据不同情况来做特殊处理，一般出现不平整时，只需要在原有熔覆层上面开启主弧空走一遍，出现凸起时采用相同办法解决；高出其他表面5mm以上时的凸起，直接用砂轮片磨掉即可；出现滴珠的现象时，检查粉末及离子气调节；出现未焊透时，调整电流的大小和检查熔覆基体材料；熔覆出现气孔时，需要检查粉末和送粉气，如果是生铁材质，熔覆前必须预热。9.等离子熔覆设备在加工过程出现的缺陷解决方案：9.1、等离子堆焊质量缺陷分析-气孔堆焊层中出现的气孔是一种工艺缺陷。按照气孔出现的部位可分为表面气孔和内部气孔。前者位于焊层的表层，后者位于焊层的内部。按气孔分布情况，又可分为少量的疏散气孔、某一部位的密集气孔和连续气孔。气孔的形状有球形、随圆形和蜂窝状之分。气孔的大小，有的小至显微尺寸，有的大至几个毫米。气孔的存在破坏了焊层的致密性，按质量要求，一般不