至1996年12月检查,平均每台运行2860ｈ,叶片、叶轮室表面光滑,无汽蚀破坏痕迹用Ｎｉ基碳化钨二步法喷焊,至今效果良好,无汽蚀破坏痕迹在不采取任何措施的情况下,ｈａｒｆ叶轮室极限变形量可达03%Ｄ,经采取措施,可控制变形量在±01%Ｄ以内(Ｄ为叶轮室直径)叶片变形量控制在±01%Ｄ以内,叶轮室变形量控制在±005%Ｄ以内。喷焊过程中,经采取措施,热量对水泵油轴承无影响采用与喷焊同一种Ｎｉ基和ＷＣ涂层材料,经激光熔覆处理后,铸铁和铸钢的平均抗汽蚀能力分别提高1591倍和2143倍。与喷焊工艺相比,平均抗汽蚀能力提高了13倍和15倍
23现场试验及应用1990年开始我校率先在国内开展了水泵过流部件表面喷焊防护材料和关键技术的试验研究。通过不断地改进材料配方,并完成了泵站泵实施的试验工作,基本解决了大型轴流泵、混流泵叶片、叶轮室汽蚀区的严重破坏及大工件实施中的涂层脱壳、工件变形、裂纹等关键技术。1990～2000年工艺试验研究内容及取得的阶段性成果见表2。由于大量的试验研究工作在泵站泵上进行,成果经多年验证,已具备了推广应用的条件。试验研究和实际应用证明喷焊技术是目前解决大中型水泵汽蚀、磨蚀破坏的最好方法之一。
3激光熔覆表面改性技术研究
31激光表面熔覆工艺的特点激光熔覆技术是指在被熔覆基体表面放置选择的涂层材料后,经过激光辐照使之和基体表面同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀性能的工艺方法[6]。与喷焊熔覆相比,它具有以下特点:(1)冷凝速度快,产生快速凝固组织特征,可获得致密、均匀、高硬度的涂层;(2)热变形极小,特别适合于对变形量有严格要求的叶轮、叶轮室;(3)光束瞄准,能进行选区熔覆和修复其它方法难以接近的加工区域;(4)工艺过程易于实现自动化,便于质量控制。
32试验研究结果[7]利用2ｋＷＣＯ2连续横流激光器,采用Ｎｉ基和Ｎｉ基ＷＣ合金粉末,对铸铁和铸钢试样进行了激光表面改性技术的研究。用Ｊ93025型磁致伸缩仪对试样的抗汽蚀性能进行了测试。试验结果表明,经激光熔覆表面改性后的试样抗汽蚀性能有较大幅度的提高。(1)激光熔覆层比喷焊层更为细密、均匀,热影响区更窄。由于激光功率高,扫描作用时间短,涂层和基体表层加热后熔化速度快,急速冷却时过冷度大,熔池中的合金元素能迅速形成多种化合物而增加非自发晶核的数量,使形核率大为提高,形成细小均匀的显微组织。组织细密可以提高晶界结合力,增强材料强度和韧性,不但减少了单位晶界上的杂质含量,而且在快速冷却过程中成分偏析程度减少,从而在整体上保证了加工质量。(2)激光熔覆表面改性是利用激光束对熔池进行搅拌,使得熔池中气体夹杂物能上浮析出,形成较为致密的涂层,保证了熔层的质量。而喷焊过程是利用氧乙炔火焰使喷射到基材表面的粉末熔化,在加工过程中伴随有空气混入焊层,在喷层及界面部位往往存在较多的气孔与夹杂物分布在粗大的枝晶之间。化学成分和金属组织的不均匀性都降低了喷焊层的抗蚀能力。(3)铸钢和铸铁表面在采用与喷焊同一种涂层材料经激光熔覆处理后,抗汽蚀能力分别提高了1591倍和2143倍。与喷焊相比,抗汽蚀能力分别提高了13和15倍。(4)激光熔覆本身的热变形小、与涂层能产生良好的冶金结合、加上速度快、光束瞄准加工灵活、自动化程度高等特点使得激光熔覆具有其它工艺方法所无法比拟的优势。
