粉芯丝材电弧喷涂的不稳定性分析

双丝电弧喷涂时,丝材顶端根据被加热状态可分为三个不同区域。其中,丝材顶端最外层被电弧直接加热(Ⅰ区),这个区域的丝材完全熔化。由于传热效应使得相邻区域(丝材根部方向)的温度升高,从而产生软化区(Ⅱ区)。而与软化区相邻处(丝材根部方向),传递的热量又软化了丝材并产生持续的变形区(Ⅲ区),变形是由雾化气体所施加的动力产生的。采用高速摄像系统观察不同运行条件下丝材熔化、金属破碎并粒子形成的过程:Ⅰ区液态金属直接雾化成为很小的液滴,其尺寸是由熔化金属的特性和所施加的雾化气体压力所决定的,软化区是在阴阳极部位的金属薄片的源头。粉芯丝材的金属薄片要比实心丝材的尺寸小。受挤压作用形成的金属薄片形成二次引弧效应,因此增加了电弧喷涂过程的稳定性。本文分析了喷涂参数的影响、填充粉芯对熔化行为的影响、粒子形成以及喷涂过程的不稳定性,并将粉芯丝材和实心丝材的喷涂进行了对比。研究结果有利于提高双丝电弧喷涂模型的精度,并且可以通过优化喷管几何形状来增强金属液滴的雾化效果。

不同粉末粒径粉芯丝材双丝电弧喷涂声发射技术分析

阻碍热喷涂技术广泛应用的最大障碍之一就是在喷涂过程中缺乏在线控制方法。热喷涂涂层的优化方法是通过对喷涂参数和喷涂参数-涂层性能相关性的经验性调整。而对于一些固有参数是无法调整的,如双丝电弧喷涂过程中的焰流波动和雾化喷嘴磨损,尽管这些参数对涂层的质量有巨大影响,但出于简化目的通常系统地忽略不计。本文中采用声发射分析法,基于所获得的声信号对不可调节参数的影响进行分析。将声发射感应器同时安装在基体和喷嘴上,使得对喷涂过程中的声信号变化进行简单测定成为可能。当增加电流时,一个降低的声信号被记录下来,从而可对不可控参数、声信号和涂层质量之间的相关性进行分析研究。这项研究将有助于探索喷涂过程中的在线控制方法。