再制造 等離子噴涂技術(shù)規(guī)范 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX再制造等離子噴涂技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了應(yīng)用等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行零部件再制造的一般要求、工藝過程、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)等內(nèi)本文件適用于基于等離子噴涂技術(shù)的再制造研究、工程實(shí)施、綠色制造評(píng)價(jià)以及相關(guān)服務(wù)和管理等，其他相關(guān)工作如新品制造生產(chǎn)也可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T5616無損檢測應(yīng)用導(dǎo)則GB/T8642熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測定GB/T9790金屬覆蓋層及其他有關(guān)覆蓋層維氏和努氏顯微硬度試驗(yàn)GB/T13222金屬熱噴涂層剪切強(qiáng)度的測定GB/T11375金屬和其他無機(jī)覆蓋層熱噴涂操作安全GB/T12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T12444金屬材料磨損試驗(yàn)方法試環(huán)-試塊滑動(dòng)磨損試驗(yàn)GB/T16297大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T18719熱噴涂術(shù)語、分類GB/T19291金屬和合金的腐蝕腐蝕試驗(yàn)一般原則GB/T19823熱噴涂工程零件熱噴涂涂層的應(yīng)用步驟GB/T28619再制造術(shù)語GB/T37421熱噴涂熱噴涂涂層的表征和試驗(yàn)GB/T34631再制造機(jī)械零件剩余壽命評(píng)估指南GB/T35978再制造機(jī)械產(chǎn)品檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則JB/T7703熱噴涂陶瓷涂層技術(shù)條件3術(shù)語和定義GB/T18719和GB/T28619界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1大氣等離子噴涂plasmasprayinginair2GB/TXXXXX—XXXX大氣等離子噴涂簡稱等離子噴涂，是利用等離子射流將噴涂材料加熱到塑性或熔化狀態(tài)，再將其噴射到經(jīng)預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法?？捎盟头蹥鈱⒎勰膰娮靸?nèi)(內(nèi)送粉)或外(外送粉)送入等離子射流中。利用電極(陰極)和噴嘴(陽極)之間形成的電弧使等離子體形成氣體部分或全部電離，產(chǎn)生等離子體，氣體熱膨脹從噴嘴噴出高速等離子射流。常用的等離子氣體有氬氣、氫氣、氦氣、氮?dú)饣蛩鼈兊幕旌衔?。[來源：GB/T18719-2002，4.3.6.1]3.2超音速等離子噴涂supersonicplasmaspraying利用高能超音速等離子射流將噴涂材料加熱到塑性或熔化狀態(tài)，同時(shí)加速至音速（340m/s）以上，再噴射在經(jīng)預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法。3.3絲材等離子噴涂wireplasmaspraying絲材等離子噴涂是將絲材連通等離子電源正極，在噴嘴前端送入射流，絲材頂端與陰極頭尖端之間形成電弧熔化絲材，并使氣體電離產(chǎn)生等離子體，利用高速等離子射流霧化已熔化的金屬熔滴，將其噴射到經(jīng)預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法。3.4內(nèi)孔等離子噴涂internalplasmaspraying等離子射流與槍體軸向有一個(gè)夾角，可實(shí)現(xiàn)零部件內(nèi)壁噴涂的等離子噴涂。3.5旋轉(zhuǎn)內(nèi)孔等離子噴涂internalplasmaspraying通過內(nèi)孔等離子噴槍自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)零部件內(nèi)壁噴涂的一種內(nèi)孔等離子噴涂。3.6主氣maingas用于產(chǎn)生等離子體的主要?dú)怏w，一般采用氬氣，有時(shí)也可采用氮?dú)?、氦氣為主氣?.7次級(jí)氣體secondarygas用于輔助提高等離子體熱焓的氣體，包括氫氣、氦氣、氮?dú)?，其熱焓值依次降低。增加次氣流量可以增加等離子電壓和等離子射流的溫度。4一般要求4.1應(yīng)對(duì)再制造毛坯進(jìn)行剩余壽命評(píng)估并確定其是否可進(jìn)行再制造，具體操作按照GB/T34631進(jìn)行。4.2待噴涂零件和涂層設(shè)計(jì)根據(jù)應(yīng)考慮的因素見GB/T19823附錄A。4.3噴涂材料為金屬、陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合材料或其它材料。材料形態(tài)一般為粉末，也可為絲材或液體。3GB/TXXXXX—XXXX4.4粉末材料應(yīng)具有一定流動(dòng)性，送入射流后可被加熱至塑性或熔化狀態(tài)。絲材應(yīng)具有導(dǎo)電性。4.5根據(jù)零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、噴涂材料的性能、涂層的性能要求，結(jié)合具體的工藝實(shí)施條件，選擇適用的等離子噴涂設(shè)備。4.6可選擇的等離子噴涂設(shè)備主要包括普通等離子噴涂設(shè)備、超音速等離子噴涂設(shè)備、絲材等離子噴涂設(shè)備、內(nèi)孔等離子噴涂設(shè)備、可控氣氛等離子噴涂設(shè)備、液穩(wěn)等離子噴涂設(shè)備。不同設(shè)備的應(yīng)用范圍可參照附錄A。4.7等離子噴涂工藝實(shí)施過程一般采用自動(dòng)控制，對(duì)形狀特殊零件也可采用手持操作等離子噴槍，設(shè)備主要包括等離子噴涂電源、等離子噴槍、等離子冷水機(jī)、送粉/絲系統(tǒng)、等離子控制系統(tǒng)等。具體性能要求參見附錄B。4.8等離子噴涂的工藝過程可參照GB/T19823進(jìn)行。工藝過程主要包括檢查及預(yù)處理、工藝參數(shù)選擇、噴涂、噴涂后處理、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)等步驟。4.9等離子噴涂后，涂層質(zhì)量應(yīng)根據(jù)零件使用工況和涂層設(shè)計(jì)要求進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。4.10零部件的包裝宜按照GB/T28618的規(guī)定進(jìn)行。4.11等離子噴涂采用高壓可燃?xì)怏w或惰性氣體進(jìn)行高溫噴涂作業(yè)，應(yīng)按照高壓、易燃、易爆氣體的有關(guān)規(guī)定，存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用。噴涂作業(yè)中有高分貝噪聲、粉塵和光熱輻射，應(yīng)做好操作人員的個(gè)人防護(hù)。4.12等離子噴涂操作人員應(yīng)熟悉并掌握等離子噴涂設(shè)備、工藝的安全操作規(guī)程，培訓(xùn)合格后，方能實(shí)施作業(yè)。安全作業(yè)應(yīng)按GB/T11375的規(guī)定執(zhí)行。5技術(shù)要求5.1檢查及預(yù)處理5.1.1等離子噴涂前，對(duì)設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)和運(yùn)行狀況檢查，包括但不限于以下檢查內(nèi)容：a)水冷循環(huán)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行；b)等離子噴槍鎢極連接電源負(fù)極；c)噴嘴連接電源正極；d)選定的等離子氣連接正確，壓力正常。5.1.2測量并記錄再制造毛坯的相關(guān)尺寸、形位公差。5.1.3測量并記錄待噴涂部位和臨近區(qū)域的表面硬度。5.1.4通過機(jī)械或化學(xué)方法去除再制造毛坯待噴涂部位的油污、銹蝕、氧化膜及其他雜質(zhì)。5.1.5為防止預(yù)處理或噴涂工藝對(duì)噴涂臨近區(qū)域產(chǎn)生影響，必要時(shí)，對(duì)需防護(hù)的部位或區(qū)域進(jìn)行遮蔽防護(hù)處理。5.1.6為保證或提高涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度，一般需對(duì)再制造毛坯待噴涂部位進(jìn)行表面粗化并達(dá)到一定的表面粗糙度，表面粗化方法包括但不限于：a)噴砂；b)機(jī)械加工；d)化學(xué)蝕刻。5.1.7為改善涂層結(jié)合強(qiáng)度與應(yīng)力狀態(tài)，必要時(shí)，可進(jìn)行預(yù)熱處理。4GB/TXXXXX—XXXX5.2工藝參數(shù)選擇5.2.1主氣流量的大小對(duì)射流溫度、速度會(huì)造成影響，選擇時(shí)需結(jié)合涂層性能要求，與其它工藝參數(shù)綜合考慮確定。5.2.2增加次氣流量可以增加等離子電壓和等離子射流的溫度?？筛鶕?jù)材料和工藝需求的不同選擇不同的次級(jí)氣體，氣體流量的選擇應(yīng)結(jié)合對(duì)等離子射流的溫度需求，與其它工藝參數(shù)綜合考慮確定。5.2.3等離子電壓通常與次氣流量有關(guān)。次氣流量對(duì)普通等離子噴涂的電壓影響很小，電壓一般不作為可調(diào)節(jié)參數(shù)。次氣流量對(duì)超音速等離子噴涂的電壓影響較大，電壓調(diào)節(jié)范圍可以為50~220V。在其它條件給定的情況下，電壓越大，電弧熱功率越大。5.2.4等離子電流和電壓共同決定等離子弧功率，普通等離子噴涂的電壓可調(diào)范圍小，電流是決定等離子弧功率的主要參數(shù)。在其它條件給定的情況下，電流越大，等離子弧功率越大。5.2.5噴涂材料在飛行過程中先后經(jīng)歷加速、逐漸熔化階段和減速、逐漸凝固階段。一般選擇噴涂材料飛行速度和熔化狀態(tài)匹配可形成所需涂層性能的噴涂距離，可以根據(jù)前期工藝試驗(yàn)，或者與其它工藝參數(shù)綜合考慮確定。5.2.6送粉參數(shù)包括送粉速率、送粉氣壓力和送粉氣流量。送粉參數(shù)的選擇應(yīng)以將幾乎所有噴涂材料送入等離子射流中心，且被加熱熔化為原則。送粉速率過小噴涂速率就會(huì)低，送粉速率過大易造成材料熔化不充分，涂層存在夾生粉，降低涂層質(zhì)量，同時(shí)材料有效沉積率下降。送粉氣壓力和流量過大或過小易造成送粉束流與等離子射流不重合，對(duì)涂層產(chǎn)生不利影響。5.2.7噴槍移動(dòng)速度與道間搭接量應(yīng)合理匹配，對(duì)于每道涂層的厚度、涂層均勻性及工件的受熱情況有重要影響，應(yīng)通過試驗(yàn)，或者與其它工藝參數(shù)綜合考慮確定。5.2.8涂層厚度可在幾十微米至數(shù)毫米之間調(diào)節(jié)。噴槍在基體表面移動(dòng)，單道一般以沉積0.01~0.03mm為宜。對(duì)于特定涂層的厚度要求，應(yīng)根據(jù)服役條件的要求由試驗(yàn)確定。5.3噴涂后處理根據(jù)零部件的使用要求，等離子噴涂后可選擇進(jìn)行以下后處理，主要包括：a)對(duì)需要進(jìn)行熱處理的零部件，制定熱處理工藝，進(jìn)行去應(yīng)力或恢復(fù)性能熱處理；b)進(jìn)行機(jī)械加工，使零部件尺寸達(dá)到技術(shù)要求；c)進(jìn)行磨拋加工處理，使涂層表面粗糙度達(dá)到技術(shù)要求。6質(zhì)量控制與檢驗(yàn)6.1等離子噴涂操作人員應(yīng)熟悉并掌握等離子噴涂設(shè)備、工藝的安全操作規(guī)程，培訓(xùn)合格后，方能實(shí)施作業(yè)。安全作業(yè)按GB/T11375的規(guī)定執(zhí)行。6.2等離子噴涂后對(duì)涂層應(yīng)進(jìn)行性能檢驗(yàn)，性能試驗(yàn)的指導(dǎo)準(zhǔn)則和測試規(guī)范由制造商和用戶共同制定，用以評(píng)估不同用途的涂層質(zhì)量。6.3涂層質(zhì)量的檢驗(yàn)指導(dǎo)準(zhǔn)則見GB/T19352.1、GB/T19352.2、GB/T19352.3、GB/T19352.4。涂層檢驗(yàn)方法包括無損檢測和破壞性檢測。無損檢測方法用于測定涂層的厚度、表面裂紋、涂層表面性能（如鼓包、表面粗糙度和色澤），破壞性檢測方法用于金相檢驗(yàn)、結(jié)合強(qiáng)度測試、硬度測量和磨損試驗(yàn)等。一般檢驗(yàn)項(xiàng)目見GB/T19823第11章，還可根據(jù)需要進(jìn)行下列工藝檢驗(yàn)項(xiàng)目：a)無損探傷：按GB/Ta)金相組織：按GB/Tb)顯微硬度：按GB/Tc)結(jié)合強(qiáng)度：按GB/T5616選擇合適的無損檢測方法進(jìn)行；37421進(jìn)行；9790進(jìn)行；8642進(jìn)行5GB/TXXXXX—XXXXd)剪切強(qiáng)度：按GB/T13222進(jìn)行；e)耐腐蝕性能：按GB/T19291選擇合適的方法進(jìn)行；f)摩擦磨損性能：按GB/T12444進(jìn)行；g)熱震性：按JB/T7703進(jìn)行。6.4特殊零部件噴涂層質(zhì)量評(píng)定宜結(jié)合使用要求，參照GB/T35978進(jìn)行。6GB/TXXXXX—XXXX（資料性）等離子噴涂設(shè)備應(yīng)用范圍等離子噴涂設(shè)備的應(yīng)用范圍見表A.1。表A.1等離子噴涂設(shè)備應(yīng)用范圍123制備可制成實(shí)心絲材或粉芯絲材的各種金屬或金屬陶瓷復(fù)合涂4567GB/TXXXXX—XXXX（資料性）等離子噴涂設(shè)備性能要求B.1等離子噴涂電源等離子噴涂電源在使用中應(yīng)滿足以下性能要求：a）能夠提供等離子弧穩(wěn)定工作點(diǎn)和噴涂電參數(shù)，保證等離子弧穩(wěn)定的燃燒。b）應(yīng)具有陡降或垂直下降的外特性,避免弧長波動(dòng)引起等離子電流發(fā)生突變。B.2等離子噴槍等離子噴槍是等離子弧的發(fā)生裝置，在應(yīng)用中應(yīng)滿足以下性能要求：a）固定噴嘴與鎢極相對(duì)位置，且具有較好的對(duì)中性。b）噴嘴與鎢極之間要絕緣。c）能對(duì)噴嘴和鎢極進(jìn)行有效的冷卻。d）結(jié)構(gòu)輕巧，便于裝配。e）內(nèi)送粉噴嘴應(yīng)能保證粉末在較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸送入射流而不會(huì)造成孔道堵塞。f）外送粉噴嘴應(yīng)能保證粉末送入射流中心而不會(huì)造成分叉。B.3等離子冷水機(jī)等離子冷水機(jī)是對(duì)等離子噴槍提供循環(huán)冷卻水的裝置，在應(yīng)用中應(yīng)滿足以下性能要求：a）冷卻水為去離子水，運(yùn)行中不易產(chǎn)生水垢。b）水流、壓力和溫度范圍滿足等離子噴槍運(yùn)行的要求B.4送粉/絲系統(tǒng)送粉/絲系統(tǒng)是等離子噴涂的材料添加裝置，在應(yīng)用中應(yīng)滿足以下性能要求：a）送粉/絲速度范圍滿足噴涂工藝的要求。b）送粉/絲過程平穩(wěn)和連續(xù)，避免速度波動(dòng)對(duì)噴涂產(chǎn)生干擾或破壞。B.5等離子控制系統(tǒng)等離子控制系統(tǒng)是等離子噴涂中央控制單元，主要對(duì)等離子噴涂中的各等離子氣體參數(shù)進(jìn)行控制，也可以包括對(duì)電流、電壓等電參數(shù)、送粉/絲參數(shù)、冷卻水參數(shù)、噴槍和工件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)等進(jìn)行控制，可以具備狀態(tài)監(jiān)測功能，在應(yīng)用中應(yīng)滿足以下性能要求：a）等離子氣體的種類和混合方式滿足噴涂工藝的要求；b）對(duì)各等離子氣體的流量在滿足噴涂工藝的范圍內(nèi)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)；c）準(zhǔn)