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秸稈壓塊機(jī)模塊電弧噴涂耐磨性的研究
摘要：本文針對(duì)當(dāng)前飼料壓塊機(jī)模塊磨損失效問題，提出了電弧噴涂3Cr13改善模塊表面性能新工藝。通過正交試驗(yàn)和多因素方差分析，研究了電弧電流、電弧電壓、噴涂距離及空氣壓力對(duì)模塊耐磨性的影響，優(yōu)化了在飼料壓塊機(jī)模塊上噴涂3Cr13的工藝參數(shù)：電弧電流200A，噴涂距離180mm，空氣壓力0.6MPa，電弧電壓38V。
關(guān)鍵詞：壓塊機(jī)； 模塊； 電弧噴涂；耐磨性
引言
隨著秸稈壓塊機(jī)械的迅猛發(fā)展，設(shè)備使用壽命低、事故率高的問題頻頻出現(xiàn)，如核心模塊部分，耐磨性差，失效頻繁，從而增加了生產(chǎn)成本，制約了其推廣規(guī)模。因此，提高工件的耐磨性，延長(zhǎng)工件的使用壽命，對(duì)于節(jié)約生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效率都具有非常重要的意義。針對(duì)該問題，本文對(duì)飼料壓塊機(jī)模塊進(jìn)行電弧噴涂耐磨性工藝的研究。
1試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及因素
1.1試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的確定
秸稈壓塊機(jī)模塊部分則是壓塊機(jī)設(shè)備的核心部件。壓塊機(jī)工作時(shí)，模塊受到的強(qiáng)烈磨損，由于模塊工作環(huán)境惡劣，高溫高壓下磨損極快，該部件機(jī)械結(jié)構(gòu)及性能的好壞直接影響到秸稈壓塊質(zhì)量，工作速度和壓塊后的秸稈性能。主要是由秸稈的木質(zhì)纖維、秸稈中夾帶的砂粒、壓膜的的壓力、擠壓時(shí)的高溫高壓作用等使模塊極易磨損而失效。為此，試驗(yàn)選取模塊的耐磨性作為研究目標(biāo)，對(duì)電弧噴涂工藝規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.2試驗(yàn)因素的確定
在電弧噴涂過程中，電弧電流、電弧電壓、噴涂距離、霧化壓力、噴涂角度等對(duì)涂層的性能有重要的影響。噴涂電壓過低，噴涂過程不連續(xù)，電壓不斷提高，噴涂粒子顆粒增大，表面粗糙，同時(shí)碳元素?zé)齻�，涂層硬度低，耐磨性差，�?nèi)應(yīng)力增加，從而影響結(jié)合強(qiáng)度；電弧電流增大，涂層耐磨性增強(qiáng)，涂層抗拉強(qiáng)度增加；噴涂距離決定霧化顆粒撞擊到零件表面的沖擊力和涂層的溫度，而涂層的結(jié)合強(qiáng)度主要取決于熔滴到達(dá)基體表面時(shí)的動(dòng)能、溫度及被氧化的程度；霧化壓力小，熔滴被霧化的程度差，形成涂層粗糙，耐磨性變差，霧化壓力變大，熔滴霧化效果增強(qiáng)，涂層結(jié)合力增強(qiáng)。
綜上所述，考慮影響噴涂層耐磨性的主要因素，電弧電流A、電弧電壓B、噴焊距離C、空氣壓力D作為試驗(yàn)因素，各因素水平如表１所示。
2試驗(yàn)材料及設(shè)備
2.1試驗(yàn)材料
噴涂試件選用與模塊材質(zhì)一樣的鑄鋼板（ZG200-400），試驗(yàn)采用砂粒為：G14(1.18～2mm)鋼砂。噴涂材料為3Cr13噴涂絲。
2.2試驗(yàn)設(shè)備選用
利用CMD-AS1620電弧噴涂設(shè)備噴涂絲材涂層，MM-200型環(huán)-塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，采用DTG-160型分析天平稱重。
3試驗(yàn)方法及步驟
3.1噴涂試驗(yàn)
電弧噴涂工藝包括噴涂前工件預(yù)處理、噴涂、噴涂后處理等。在噴涂之前，對(duì)鑄鋼試件利用化學(xué)清洗去除鑄鋼試件表面的油污、油漆；利用鋼砂粗化試件表面，以增大涂層的結(jié)合強(qiáng)度。利用CMD-AS1620電弧噴涂設(shè)備將兩根帶有不同極性的金屬絲，經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，送到電弧噴涂槍，在電弧噴涂槍前端相遇，產(chǎn)生電弧形成熔滴，同時(shí)壓縮空氣將熔滴霧化，吹向前方，沉積在工作表面形成涂層。涂層厚度為2mm。電弧電流A、電弧電壓B、噴焊距離C、空氣壓力D為試驗(yàn)因素，按L9（34）正交表安排噴涂試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。
3.2磨損試驗(yàn)
采用MM-200型盤銷式磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試涂層的耐磨性。試樣涂層厚度2mm，摩擦方式為干摩擦，摩擦速度為200r/min，載荷為50N，磨擦?xí)r間為1h。利用分析天平稱重，根據(jù)磨損前后試樣失重?駐W來評(píng)價(jià)涂層的耐磨性。?駐W值越小，說明涂層的耐磨性越好。
4試驗(yàn)結(jié)果與分析
4.1試驗(yàn)結(jié)果
對(duì)制備試件的涂層測(cè)定磨損失重，試驗(yàn)結(jié)果見表3，并采用極差分析法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表4。
4.2試驗(yàn)分析
由表4可知，按R數(shù)值確定的各因數(shù)水平組合行為，確定各因素主次順序?yàn)镮、L、P、U即電弧電流占據(jù)首要位置,噴涂距離處在第二的位置,而電弧電壓與空氣壓力兩個(gè)因數(shù)對(duì)涂層磨損影響較小。按k1AV，k2AV，k3AV數(shù)值確定的各因數(shù)最佳水平組合行為，確定各因數(shù)最佳水平組合為I1L2P1U2，可見，具有良好耐磨性能的2#試驗(yàn)為最佳參數(shù)水平組合。影響涂層耐磨性的因素主要有以下兩個(gè)方面：
電弧電流的影響。當(dāng)電流為120A時(shí)，涂層磨損失重穩(wěn)定性較差,平均磨損失重最大達(dá)到12.80mg，如8#試驗(yàn)，磨損失重波動(dòng)性較大（10.60mg~15.70mg）。當(dāng)電流增大到200A時(shí)，磨損失重波動(dòng)性減輕，平均磨損失重值降低(7.07mg)，如2#試驗(yàn)，磨損失重波動(dòng)性降低。
噴涂距離的影響。表中分析結(jié)果表明：當(dāng)電弧電流一定，噴涂距離為180mm時(shí),噴涂涂層耐磨損性能較好。如2#, 4#, 9#試驗(yàn)，比相同電流時(shí)其他試驗(yàn)的涂層磨損失重少，耐磨損性能好，這說明噴涂距離過大過小都影響涂層耐磨損性能。
5 結(jié)論
5.1 影響涂層耐磨性能的工藝參數(shù)主要是電弧電流I，其次是噴涂距離L，而霧化空氣壓力P和電弧電壓U的影響較��；
5.2 控制不同的噴涂工藝參數(shù)，可以得到不同的強(qiáng)化效果。其本試驗(yàn)條件下，使涂層具有良好耐磨性能的噴涂工藝參數(shù)最佳水平組合為：電弧電流200A，噴涂距離180mm，霧化空氣壓力0. 6MPa，電弧電壓38V。
參考文獻(xiàn)
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