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秸稈壓塊機模塊電弧噴涂耐磨性的研究
摘要：本文針對當前飼料壓塊機模塊磨損失效問題，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模塊耐磨性的影響，優化了在飼料壓塊機模塊上噴涂3Cr13的工藝參數：電弧電流200A，噴涂距離180mm，空氣壓力0.6MPa，電弧電壓38V。
關鍵詞：壓塊機； 模塊； 電弧噴涂；耐磨性
引言
隨著秸稈壓塊機械的迅猛發展，設備使用壽命低、事故率高的問題頻頻出現，如核心模塊部分，耐磨性差，失效頻繁，從而增加了生產成本，制約了其推廣規模。因此，提高工件的耐磨性，延長工件的使用壽命，對于節約生產成本提高生產效率都具有非常重要的意義。針對該問題，本文對飼料壓塊機模塊進行電弧噴涂耐磨性工藝的研究。
1試驗目標及因素
1.1試驗目標的確定
秸稈壓塊機模塊部分則是壓塊機設備的核心部件。壓塊機工作時，模塊受到的強烈磨損，由于模塊工作環境惡劣，高溫高壓下磨損極快，該部件機械結構及性能的好壞直接影響到秸稈壓塊質量，工作速度和壓塊后的秸稈性能。主要是由秸稈的木質纖維、秸稈中夾帶的砂粒、壓膜的的壓力、擠壓時的高溫高壓作用等使模塊極易磨損而失效。為此，試驗選取模塊的耐磨性作為研究目標，對電弧噴涂工藝規范進行優化設計。
1.2試驗因素的確定
在電弧噴涂過程中，電弧電流、電弧電壓、噴涂距離、霧化壓力、噴涂角度等對涂層的性能有重要的影響。噴涂電壓過低，噴涂過程不連續，電壓不斷提高，噴涂粒子顆粒增大，表面粗糙，同時碳元素燒傷大，涂層硬度低，耐磨性差，內應力增加，從而影響結合強度；電弧電流增大，涂層耐磨性增強，涂層抗拉強度增加；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，而涂層的結合強度主要取決于熔滴到達基體表面時的動能、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，涂層結合力增強。
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作為試驗因素，各因素水平如表１所示。
2試驗材料及設備
2.1試驗材料
噴涂試件選用與模塊材質一樣的鑄鋼板（ZG200-400），試驗采用砂粒為：G14(1.18～2mm)鋼砂。噴涂材料為3Cr13噴涂絲。
2.2試驗設備選用
利用CMD-AS1620電弧噴涂設備噴涂絲材涂層，MM-200型環-塊式摩擦磨損試驗機，采用DTG-160型分析天平稱重。
3試驗方法及步驟
3.1噴涂試驗
電弧噴涂工藝包括噴涂前工件預處理、噴涂、噴涂后處理等。在噴涂之前，對鑄鋼試件利用化學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，以增大涂層的結合強度。利用CMD-AS1620電弧噴涂設備將兩根帶有不同極性的金屬絲，經送絲機構驅動，送到電弧噴涂槍，在電弧噴涂槍前端相遇，產生電弧形成熔滴，同時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為試驗因素，按L9（34）正交表安排噴涂試驗，試驗設計如表2所示。
3.2磨損試驗
采用MM-200型盤銷式磨損試驗機測試涂層的耐磨性。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，磨擦時間為1h。利用分析天平稱重，根據磨損前后試樣失重?駐W來評價涂層的耐磨性。?駐W值越小，說明涂層的耐磨性越好。
4試驗結果與分析
4.1試驗結果
對制備試件的涂層測定磨損失重，試驗結果見表3，并采用極差分析法對試驗結果進行分析，分析結果見表4。
4.2試驗分析
由表4可知，按R數值確定的各因數水平組合行為，確定各因素主次順序為I、L、P、U即電弧電流占據首要位置,噴涂距離處在第二的位置,而電弧電壓與空氣壓力兩個因數對涂層磨損影響較小。按k1AV，k2AV，k3AV數值確定的各因數最佳水平組合行為，確定各因數最佳水平組合為I1L2P1U2，可見，具有良好耐磨性能的2#試驗為最佳參數水平組合。影響涂層耐磨性的因素主要有以下兩個方面：
電弧電流的影響。當電流為120A時，涂層磨損失重穩定性較差,平均磨損失重最大達到12.80mg，如8#試驗，磨損失重波動性較大（10.60mg~15.70mg）。當電流增大到200A時，磨損失重波動性減輕，平均磨損失重值降低(7.07mg)，如2#試驗，磨損失重波動性降低。
噴涂距離的影響。表中分析結果表明：當電弧電流一定，噴涂距離為180mm時,噴涂涂層耐磨損性能較好。如2#, 4#, 9#試驗，比相同電流時其他試驗的涂層磨損失重少，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 結論
5.1 影響涂層耐磨性能的工藝參數主要是電弧電流I，其次是噴涂距離L，而霧化空氣壓力P和電弧電壓U的影響較小；
5.2 控制不同的噴涂工藝參數，可以得到不同的強化效果。其本試驗條件下，使涂層具有良好耐磨性能的噴涂工藝參數最佳水平組合為：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
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