电弧喷铝方案

大型铁路桥高强螺栓摩擦面电弧喷铝涂装工艺作者：李颖来源：《中国科技博览》2017年第30期[摘要]我国已建成的高速铁路桥梁占比较高，一般达到50%-60%，有的甚至达到80%。

钢梁桥的长度约占桥梁总长的8%左右。

为了便于现场施工，加快安装进度，铁路钢梁桥结构连接节点采用高强螺栓连接。

本文着重介绍大型铁路桥高强螺栓摩擦面涂装工艺和质量检测要求。

[关键词]大型铁路桥；高强螺栓摩擦面；涂装施工中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0178-01前言随着铁路建设的高速发展，大型铁路桥以其超强的承载力、高效经济的实用性，越来越受到关注[1]；铁路桥梁通常受到的腐蚀主要是大气腐蚀，但是随着大气环境的不同，桥梁受到的腐蚀也不同。

大型铁路桥梁跨越江河和深谷，尤其是江面上湿度更大以及盐碱气候地区，受到的腐蚀比较严重[2]。

为保证大型铁路桥的寿命，工程上对大型铁路桥用高强螺栓摩擦面表面的涂装有着严格的要求。

1 涂装前高强螺栓摩擦面的表面处理构件喷砂之前，对构件的摩擦面区域的钻孔表面周围进行机械打磨，去除毛刺，检查合格后进喷砂房。

高强螺栓摩擦面的表面处理一般采用喷砂处理。

喷砂工艺参数：空气压力：0.65Mpa以上，喷射角度：60-80度（杜绝90度喷砂），喷射距离：100-300mm，喷枪移动速度：一次性达到要求。

用喷砂机对钢构件摩擦面区域进行喷砂除锈，使摩擦面区域清洁度达到Sa3.0级。

即彻底去除钢材表面氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，钢材表面应无可见的油脂、污垢，表面显示均匀的金属光泽。

钢材表面粗糙度Rz要求在50-100um之间。

喷砂完毕后清除磨料，吹净表面灰尘。

2 电弧喷铝工艺行业标准《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011）中规定：栓焊梁连接部分摩擦面涂装体系为无机富锌防锈防滑涂料总干膜最小厚度80um或电弧喷铝层总干膜最小厚度100um。

电弧喷涂技术电弧喷涂技术是80年代兴起的热喷涂技术，应用领域非常广泛，受到许多部门的重视。

虽然国外从60年代就开始推广电弧喷涂技术，但真正广泛用于工业领域也是80年代才开始。

我国开始推广电弧喷涂技术是90年代初期，从1996年以后才受到各地政府及大型国家重点工程的重视。

如三峡工程、广船国际、港口各种储罐、电力工程铁塔等等。

一、电弧喷涂原理电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化的金属丝用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种热喷涂工艺。

喷涂时，两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷枪中的两个导电嘴内，导电嘴分别连接电源正负极，并保证两根金属丝之间在未接触之前绝缘。

当两根金属丝端部相互接触时产生短路而形成电弧，时金属丝端部瞬间熔化，此时利用压缩空气把熔化的金属雾化，形成金属微熔滴，以很高的速度喷射到工件表面上，产生金属涂层。

二、电弧喷涂的技术特点a)电弧喷涂的优点突出表现在其涂层所能达到的高强度和优异的涂层性能。

应用电弧喷涂技术，可以在不提高工件表面温度、不使用贵重打底材料的情况下获得高的结合强度。

一般电弧喷涂的结合强度可以达到20MPS以上是氧乙炔火焰喷涂的4~6倍。

最近大庆某工程公司在为国家某重点工程投标时，专门测验了电弧喷涂的结合强度。

用①40的Q235圆钢，切断后将两个断面磨平，经过喷砂处理，使粗糙度达到Sa2.5 级以上，然后将其中一个断面用电弧喷涂方式喷锌，厚度为0.10~0.15mm将另一个断面涂上强力胶水，与喷锌层断面相粘结，等胶水完全干燥后上拉力试验机，测得结果为：共用10根圆钢试样，平均结合强度为13.7吨，最小的为10.6吨，最大的为15.2吨，也就是平均结合强度为21.8MPa最小的为16.9 MPa最大的为24.2 MPa由于锌涂层属于比较软的涂层，其结合强度要低于不锈钢等硬质金属。

b)电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。

电弧喷涂的生产率与电弧电流成正比，以喷涂锌涂层为例，当喷涂电流为200A时，每小时可喷涂30Kg,喷铝或不锈钢也可达到20Kg。

水冷壁防磨喷涂技术方案1喷涂材料及主要技术指标：水冷壁防磨喷涂采用打底材料和耐磨合金材料分别为CL—302和CP—302A，再用高温耐磨CCS专用封孔剂进行封孔。

1、CP—302A涂层主要技术指标：结合强度：70Mpa 硬度：≥HRC55（500～1000HV0。

1）内聚强度：≥260Mpa 喷涂距离:200-300mm喷涂粒子速度：≥400m/s 孔隙率: ≤1％使用温度：1500℃导热系数：60W/M*K抗冲蚀性：1.09×10‾4cm3/h （900～400℃、1000g200目Al2O3、600s)抗高温氧化性：1.63×10—4 mg/（mm2。

h）（800℃、100h）热膨胀系数：12×10—6℃—1（0~800℃）耐介质性（H2SO4、HCl、NaOH、NaCl）：优喷涂工件温度：≤100℃涂层总厚度:0。

5～0.6mm 使用寿命：≥4年喷涂工作层丝材CP-302A化学成分喷涂打底丝材CL-302化学成分3、所用材料主要性能介绍：1)、打底材料CL—302：本公司采取增加结合强度的方法是用本公司自行生产的CL-302作为打底材料，该材料的特点是：a、CL-302为放热性材料,喷涂时其到达管子表面时仍为熔融状态（因打底层仅喷0.1mm，所以不会造成明显温升)，这可保证其与管子之间的微冶金结合和机械咬合,结合强度可达70Mpa；b、CL—302具很高的抗高温氧化腐蚀能力，所以在使用时不会因结合面氧化腐蚀而造成涂层脱落。

2）、CP-302A:本公司研发生产的CP-302A粉芯材料由Cr、B、Si、Ni、Mn、Ti 组成，该材料是专门设计用于锅炉管道的防磨涂层材料，具有优异的抗高温冲蚀磨损性能，与炉管材料的匹配性好，膨胀系数相近,结合力大，硬度高，可以起到非常突出的防护效果，经多台锅炉使用效果显著。

图（1）为CP-302A涂层截面金相组织照片，图（2）为CP-302A丝材，图（3）为水冷壁管经过喷砂处理后的表面形貌，图（4)为水冷壁管表面喷涂CP-302A后的形貌，图（5)为水冷壁管表面涂层经过一个周期使用后的表面形貌，图(6）为涂层与基体的结合面金相照片。

摘要实现汽车的节能减排，是整个汽车行业所面临的重大挑战。

减轻汽车的重量是实现这一宏伟目标的一条有效途径。

采用铝制发动机缸体，可以减轻汽车的重量，在其缸体内壁喷涂一层铁基涂层，可以增强铝制缸体的耐磨性。

本文采用电弧喷涂技术制备了三种铁基涂层：H08Mn2Si、4Cr13、65Mn。

通过金相显微镜和扫描电子显微镜分析了涂层组织特征。

这三种涂层材料均具有典型的层状涂层结构特征。

三种涂层中以等轴非等轴孔隙居多，缝隙装孔隙最少，且孔隙在空间中呈星形拓扑结构分布。

涂层孔隙对于液体的渗透性良好，通过模拟实验证明涂层在润滑条件的磨损状态下，能够一直保持油液的渗入。

利用MMU-5G型万能摩擦磨损试验机分别在浸油润滑和干摩擦条件下，测试了涂层材料的摩擦系数，分析了涂层的耐磨性及磨损方式。

试验结果表明：在所有磨损试验中，涂层磨损形式主要为磨粒磨损。

在干磨条件下，灰铸铁试样的摩擦系数最少，其中的石墨起到的润滑的作用，而铁基涂层中的孔隙无法发挥其减磨作用，导致摩擦系数高于灰铸铁。

在50N载荷浸油条件下，4Cr13涂层摩擦系数及耐磨性最好，孔隙起到了储油减磨的作用，三种涂层的摩擦性能均优于灰铸铁。

在200N载荷浸油条件下，4Cr13涂层摩擦系数及耐磨性依然优于灰铸铁且在三种涂层中最好，H08Mn2Si涂层的摩擦系数比50N载荷浸油条件下降低幅度最大，说明涂层的摩擦性能要从本身耐磨性与其各种减磨结构综合衡量。

关键字：热喷涂;耐磨性;发动机缸体AbstractTo realize the energy saving and emission reduction,is a major challenge facing the entire automotive industry.Reduce the weight of the car is an effective way to achieve this ing aluminum engine block,can reduce the weight of the car,in the cylinder wall coating a layer of Fe based coating,can enhance the wear resistance of aluminum cylinder. This paper uses three kinds of Fe based coating by arc spraying technology system: H08Mn2Si,4Cr13,65Mn.The analysis of the microstructure of the coating by metallographic microscope and scanning electron microscope.These three kinds of coating materials have the typical characteristics of layered coating structure.Three kinds of coating with equiaxed non equiaxed pores are arranged,slit pores at least,and the pore space in a star topology.The pores of the coatings for liquid permeability good,wear condition through simulation experiments prove that coating on the lubrication condition,has been able to keep the oil infiltration.Universal friction and wear testing machine were soaked in oil lubrication and dry friction condition by using MMU-5G type,friction coefficient of the coating material were tested,analyzed the wear resistance and wear mode of coatings.The test results show that:in all wear test,the wear mechanisms are mainly abrasive wear.In dry friction condition,and the Fe based coating in the pores and unable to play its role in reducing wear,the friction coefficient is higher than that of gray cast iron.In the loading of50N oil immersed conditions, friction coefficient and wear resistance of4Cr13coating is the best,the pore to reduce abrasion of oil,the friction properties of three kinds of coatings are better than that of grey cast iron.In the loading of200N oil immersed conditions,the friction coefficient and wear resistance of4Cr13coating is better than the gray cast iron and the three kinds of coatings in the best,the friction coefficient of H08Mn2Si coating than50N under the condition of oil immersed load decrease,the friction properties of the coating itself from the wear resistance and antifriction structure comprehensive measure.Keywords:thermal spraying;wear resistance;engine block目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1汽车发动机材料的发展 (1)1.2热喷涂技术 (2)1.3电弧喷涂技术 (2)1.3.1电弧喷涂技术的原理及特点 (2)1.3.2热喷涂技术的优点 (3)1.3.3热喷涂技术的缺点 (4)1.4发动机缸体喷涂技术 (5)第2章实验仪器、材料及方法 (6)2.1实验仪器 (6)2.2涂层材料 (6)2.3基体材料表面预处理 (7)2.4喷涂工艺 (7)2.5实验步骤 (9)第3章涂层的组织分析 (12)3.14Cr13涂层的组织形貌及物相分析 (12)3.208Mn2Si的组织形貌及物相分析 (12)3.365Mn涂层的组织形貌及物相分析 (13)第4章涂层硬度及磨损试验 (15)4.1涂层硬度 (15)4.2涂层的磨损试验 (16)4.2.1实验设备 (16)4.2.2实验步骤 (17)4.2.3载荷50N下干摩擦10min (17)4.3.4载荷50N浸油磨损2小时 (19)4.3.5载荷200N浸油磨损2小时 (21)4.4涂层横截面的观察 (23)4.5小结 (23)第5章结论 (25)参考文献 (26)第1章绪论1.1汽车发动机材料的发展环境保护，能源消耗是如今的焦点问题。