秸秆压块机模块电弧喷涂耐磨性的研究

摘要：本文针对当前饲料压块机模块磨损失效问题，提出了电弧喷涂3Cr13改善模块表面性能新工艺。通过正交试验和多因素方差分析，研究了电弧电流、电弧电压、喷涂距离及空气压力对模块耐磨性的影响，优化了在饲料压块机模块上喷涂3Cr13的工艺参数：电弧电流200A，喷涂距离180mm，空气压力0.6MPa，电弧电压38V。
　　关键词：压块机； 模块； 电弧喷涂；耐磨性
　　
　　引言
　　
　　随着秸秆压块机械的迅猛发展，设备使用寿命低、事故率高的问题频频出现，如核心模块部分，耐磨性差，失效频繁，从而增加了生产成本，制约了其推广规模。因此，提高工件的耐磨性，延长工件的使用寿命，对于节约生产成本提高生产效率都具有非常重要的意义。针对该问题，本文对饲料压块机模块进行电弧喷涂耐磨性工艺的研究。
　　1试验目标及因素
　　1.1试验目标的确定
　　秸秆压块机模块部分则是压块机设备的核心部件。压块机工作时，模块受到的强烈磨损，由于模块工作环境恶劣，高温高压下磨损极快，该部件机械结构及性能的好坏直接影响到秸秆压块质量，工作速度和压块后的秸秆性能。主要是由秸秆的木质纤维、秸秆中夹带的砂粒、压膜的的压力、挤压时的高温高压作用等使模块极易磨损而失效。为此，试验选取模块的耐磨性作为研究目标，对电弧喷涂工艺规范进行优化设计。
　　1.2试验因素的确定
　　在电弧喷涂过程中，电弧电流、电弧电压、喷涂距离、雾化压力、喷涂角度等对涂层的性能有重要的影响。喷涂电压过低，喷涂过程不连续，电压不断提高，喷涂粒子颗粒增大，表面粗糙，同时碳元素烧伤大，涂层硬度低，耐磨性差，内应力增加，从而影响结合强度；电弧电流增大，涂层耐磨性增强，涂层抗拉强度增加；喷涂距离决定雾化颗粒撞击到零件表面的`冲击力和涂层的温度，而涂层的结合强度主要取决于熔滴到达基体表面时的动能、温度及被氧化的程度；雾化压力小，熔滴被雾化的程度差，形成涂层粗糙，耐磨性变差，雾化压力变大，熔滴雾化效果增强，涂层结合力增强。
　　综上所述，考虑影响喷涂层耐磨性的主要因素，电弧电流A、电弧电压B、喷焊距离C、空气压力D作为试验因素，各因素水平如表１所示。
　　
　　2试验材料及设备
　　
　　2.1试验材料
　　喷涂试件选用与模块材质一样的铸钢板（ZG200-400），试验采用砂粒为：G14(1.18～2mm)钢砂。喷涂材料为3Cr13喷涂丝。
　　2.2试验设备选用
　　利用CMD-AS1620电弧喷涂设备喷涂丝材涂层，MM-200型环-块式摩擦磨损试验机，采用DTG-160型分析天平称重。
　　
　　3试验方法及步骤
　　
　　3.1喷涂试验
　　电弧喷涂工艺包括喷涂前工件预处理、喷涂、喷涂后处理等。在喷涂之前，对铸钢试件利用化学清洗去除铸钢试件表面的油污、油漆；利用钢砂粗化试件表面，以增大涂层的结合强度。利用CMD-AS1620电弧喷涂设备将两根带有不同极性的金属丝，经送丝机构驱动，送到电弧喷涂枪，在电弧喷涂枪前端相遇，产生电弧形成熔滴，同时压缩空气将熔滴雾化，吹向前方，沉积在工作表面形成涂层。涂层厚度为2mm。电弧电流A、电弧电压B、喷焊距离C、空气压力D为试验因素，按L9（34）正交表安排喷涂试验，试验设计如表2所示。
　　
　　3.2磨损试验
　　采用MM-200型盘销式磨损试验机测试涂层的耐磨性。试样涂层厚度2mm，摩擦方式为干摩擦，摩擦速度为200r/min，载荷为50N，磨擦时间为1h。利用分析天平称重，根据磨损前后试样失重?驻W来评价涂层的耐磨性。?驻W值越小，说明涂层的耐磨性越好。
　　
　　4试验结果与分析
　　
　　4.1试验结果