机械密封典型零件的制造——堆焊、喷涂及RC合金密封环

机械设备密闭的磨擦副组在合金材料常见堆焊、喷漆、熔结RC钛等，构成密闭环的耐热铆接。

一、司太立特钛堆焊

堆焊是用冲压的方法在合金碳纳米管表层上堆敷几层具有一定操控性的合金材料。将表层全面覆盖，而形成一类捷伊表层层，作为机械设备密闭磨擦副的耐热端部。其中主要的一类是用氧乙烷焰进行司太法特钛堆焊，堆焊的环境温度一般为1700 ~ 1800℃。

1、堆焊前的准备

研磨堆焊碳纳米管通常在堆焊碳纳米管端部上开一沟槽(蟹蛛科花9-9）。

堆焊前，要将铜焊放在酒精灯内蒸煮.以去除水份.蒸煮为250~300℃，时间为1~2h。被堆焊碳纳米管表层应清扫，不理应渗漏、白点等瑕疵。

2、操作小常识

（1）将钻孔放于冷却慢速器其内，堆焊碳纳米管表层必须放平，以确保焊液电荷分布.堆焊前，先用氧乙烷焰紧接著钻孔表层（紧接著800--900℃，随碳纳米管钢种和大小不一而异)，紧接著时钻孔随慢速器旋转(堆焊时亦同)。

（2）堆焊时，应用麻粒岩。氧：乙烷<1. 0~1. 3，即使用微安非他命的乙烷，以确保焊层表层及堆焊层不被水解，同时可以使熔化尽的碳及其他成份最多。

（3）堆焊时乌兹县位置蟹蛛科花9-10。堆焊时采用的熔化室.要根据堆钾碳纳米管的大小不一来选择。熔化室路中的第二节焰为未完全熔化的氧乙烷水解物，该些闪电极其光亮，呈管状，宽度为5~20mm(视熔化室大小不一而不同)，称作焰芯；紧接著的第二节由半熔化的硫化氢和氮气组成称作麻粒岩；第二节为熔化过程中的最终乙醛，即甲烷和水蒸汽，这四节又可叫作外焰。堆焊时闪电的调整，以麻粒岩为焰芯宽度的2.5~3倍为宜。

（4）为了避免司太特钛被水解，焰芯与被堆焊碳纳米管表层之间的距离应保持1.5~3mm。为了尽快冷却堆焊表层，而又不使其铆接过热，乌兹县中心线与堆焊表层约成45°~75°倾角。

（5）堆焊时，将钛熔液滴入堆焊碳纳米管沟槽中，用焊焰吹动，使钛溶液不致冷凝且畅快地流动，这样一滴滴地使沟槽逐渐熔满钛，然后用焊焰烫平。此间还应注意调节氧气的工作压力和焊焰的情况。使用的乙烷要适量，否则会增加孔隙和皮层，同时还会降低熔化环境温度，氧气的工作压力为0.3~0.35MPa。

（6）在整个堆焊过程中，应注意堆焊环境温度。环境温度过高或过低及堆焊时间过长，都会影响质量，堆焊完成后，要将焊焰作涡旋状离开或使闪电沿熔敷面平行地慢慢离去。

（7）堆焊完成后，放于石棉和云母的水解物中保温并进行缓慢冷却。

二、等离子喷漆Cr2O3

等离子喷漆是利用喷枪中的钨(或钍钨钛)阴极与铜质环形阳极之间产生强大的电弧，而电离气体产生等离子束，同时将待喷粉末送入等离子束中熔化而成液体，并随着等离子束喷射到钻孔表层上，形成所需的具有特殊操控性的涂层(厚度一般为0. 3~0. 5mm)。

等离子喷漆的器原理如图9-11所示。当高频振荡器产生的高压高频振荡击穿喷枪嘴和电极之间的气体介质时，气体放电电离而导电，然后将具有一定压力的气体导入熔化室。这时电源供给强大的电流将气体介质加以高温电离，形成电子和离子。这些电子和离子夹杂着未电离的中性原子和分子一起，形成一个宏观上中性的等离子弧。在熔化室和电极之间的电场中，等离子体得到加速，且在通过熔化室时产生热收缩效应、电磁收缩效应以及机械设备压缩效应，这样就形成一个能量集中、环境温度高达15000~20000℃的高速刚性等离子弧。由于这种方法产生的环境温度很高，任何难熔的粉末合金材料在等离子束中均被熔化，且周围设有保护气体，故涂层的黏着性好，强度高。

喷漆时，通常见氮气输送粉末，输送速度必须精确控制。喷漆条件可通过改变输人功率和工作气体的流速加以调节。

采用等离子喷漆法得到涂层密度仅为理论密度的90%~92%。

1、碳纳米管的研磨

在喷漆碳纳米管表层开沟槽（蟹蛛科花9-12），圆周方向留有极小的边缘，它可防止机研磨时损伤喷漆面另外，还需在碳纳米管上设置通冷却水的工艺夹具，力求使钻孔不变形，此外，喷漆面倒角处及轴向总宽度应留磨量0.1~0.2mm。其他尺寸都按图纸要求研磨。

为使涂层具有黏着力，必须将碳纳米管沟槽表层打毛去油，进行喷砂处理。

2、Cr2O3粉末的制备

制备Cr2O3粉末的原料及配比为：纯度为98%的水解铬粉5kg与纯度为99%的硅溶液1590mL加水1136mL，球磨机中进行球磨研磨。经球磨后的浆液用压缩空气喷射到500℃左右的干燥箱内，干燥收存。干燥后块状粉料在1450~1600℃中焙烧，然后经破碎、筛分。

3、等离子喷漆设备

等离子喷漆主要设备有电源控制箱、气源、水冷系统、送粉器、喷枪、动力头转台等。

4、喷漆工序及工艺参数

（1）喷漆工序

先装上钻孔，开启冷却水，旋转钻孔；同时接通主电源、输气、高频引弧，调节电流、电压及送粉。

（2）喷漆Cr2O3陶瓷的工艺参数

等离子体发生气H20.8MPa，等离子体气生气N20.8MPa，枪端电压9V，电流30A，喷漆枪距10mm。

三、不锈钢烧覆RC钛

这种钛是以下不锈钢作碳纳米管，用铸造碳化钨粉末加入铜，利用渗透法制成耐热表层层的复合合金材料。其密闭环的制作工艺如下。

1、碳纳米管研磨

将不锈钢环端部车出矩形截面的环槽（蟹蛛科花9-13）。环槽的深度根据需要而定，一般为1.5~3mm。粉料压实前高度h可按下式确定

h=&S+C1+C2

式中：

S——所需表层层厚度，mm；

&——松装比，用60~80目的铸造碳化钨以300~350MPa的压力压制时&=2；

C1——磨削余量，取C1=0.5mm为宜；

C2——模具导向余量，亦可不留余量。

2、压制

在槽内均匀填几层碳化钨粉末，模压用300~350MPa的压力压实。在被压实的碳化钨上面全面覆盖几层99.99%的纯铜粉，仍以同样的压力压实。压制与脱模工装如图9-14所示。

3、烧结

将坯件放人真空炉，加温烧结.使铜粉在1150~1200℃下熔化，熔融的铜渗入被压实的碳化钨层。表层层中的含铜量一般为11%~12%。

4、烧结环境温度曲线

如图9-15所示。钻孔随炉冷却到200℃以下取出，然后再进行机械设备研磨。

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