CCSJ04
中华人民共和国国家标准
GB/T44025—2024
再制造 等离子喷涂技术规范
Remanufacturing—Technicalspecificationforplasmaspraying
2024-05-28发布2024-12-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布
目 次
前言………………………………………………………………………………………………………… Ⅲ
引言………………………………………………………………………………………………………… Ⅳ
1 范围……………………………………………………………………………………………………… 1
2 规范性引用文件………………………………………………………………………………………… 1
3 术语和定义……………………………………………………………………………………………… 1
4 一般要求………………………………………………………………………………………………… 4
5 技术要求………………………………………………………………………………………………… 4
6 质量控制与检验………………………………………………………………………………………… 5
附录A (资料性) 等离子喷涂设备应用范围…………………………………………………………… 6
附录B(规范性) 等离子喷涂设备组成及性能要求…………………………………………………… 7
参考文献……………………………………………………………………………………………………… 8
前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国绿色制造技术标准化技术委员会(SAC/TC337)提出并归口。
本文件起草单位:河北京津冀再制造产业技术研究有限公司、北京市机电研究院有限责任公司、
泰尔(安徽)工业科技服务有限公司、中国人民解放军陆军装甲兵学院、中机生产力促进中心有限公司、
燕山大学、洛阳铭天再制造科技有限公司、佛山科学技术学院、西安陕鼓动力股份有限公司、重庆四态益
联科技有限责任公司、河北科技大学、合肥工业大学、湖南帝京环保新材料有限公司、陕西天元智能再制
造股份有限公司、深圳市领拓实业有限公司、中铁工程装备集团(天津)有限公司、河北瑞兆激光再制造
技术股份有限公司、暨南大学、广东省科学院工业分析检测中心、中山大学、广东工业大学、中车工业研
究院有限公司、北京神箭空天科技有限公司、中再技术(佛山)有限公司、河间市睿创检测技术有限公司、
北京睿曼科技有限公司、河北长立汽车配件有限公司、山东中科机械再制造有限公司、风清阳(苏州)循
环科技有限公司。
本文件主要起草人:张伟、张赟、董振启、王海斗、刘明、孙婷婷、汪殿龙、周新远、张庭扬、于鹤龙、
郭文勇、史佩京、李超、梁志敏、王海军、魏敏、张志坚、刘宏伟、李凯、李申申、黄琦、郑汉东、欧阳海波、
任敬羽、韩宏升、王启伟、石常亮、舒凤远、王启民、祝弘滨、李海漪、曹修全、吉小超、俞传永、任欣、周陶、
邢志国、李海庆、王林英、任杨锋、范涛、侯欢欢、卢世东。
引 言
随着工业等离子喷涂设备的可靠性提高、生产工艺的成熟以及等离子喷涂技术的进步,采用等离子
喷涂技术对车辆、能源、矿山、冶金、机械等行业损伤的关键重要零部件进行再制造,已经得到广泛应用
并取得显著的经济效益及社会效益。
为了规范再制造等离子喷涂技术的工艺流程,促进行业的有序发展,制定本文件。
1 范围
本文件规定了应用等离子喷涂技术进行零部件再制造的一般要求、技术要求、质量控制与检验。
本文件适用于基于等离子喷涂技术的再制造研究、设计、生产加工、工程应用、绿色制造评价以及相
关服务和管理等,其他相关工作如新品制造生产参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T5616 无损检测 应用导则
GB/T8642 热喷涂 抗拉结合强度的测定
GB/T9790 金属材料 金属及其他无机覆盖层的维氏和努氏显微硬度试验
GB/T11375 金属和其他无机覆盖层 热喷涂 操作安全
GB/T12444 金属材料 磨损试验方法 试环—试块滑动磨损试验
GB/T18719 热喷涂 术语、分类
GB/T19291 金属和合金的腐蚀 腐蚀试验一般原则
GB/T19352.2—2003 热喷涂 热喷涂结构的质量要求 第2部分:全面的质量要求
GB/T19823—2020 热喷涂 工程零件热喷涂涂层的应用步骤
GB/T28618 机械产品再制造 通用技术要求
GB/T28619 再制造 术语
GB/T34631 再制造 机械零件剩余寿命评估指南
GB/T37421 热喷涂 热喷涂涂层的表征和试验
JB/T7703—1995 热喷涂陶瓷涂层技术条件
3 术语和定义
GB/T18719和GB/T28619界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
大气等离子喷涂 plasmasprayinginair
利用电极(阴极)和喷嘴(阳极)之间形成的电弧使等离子体形成气体部分或全部电离,产生等离子
体,气体热膨胀从喷嘴喷出高速等离子射流,等离子射流将喷涂材料加热到塑性或熔化状态,再将其喷
射到经预处理的基体表面形成涂层的方法。见图1。
注1:大气等离子喷涂简称等离子喷涂。
注2:送粉气将粉末从喷嘴内(内送粉)或外(外送粉)送入等离子射流中。
注3:常用的等离子气体包括氩气、氢气、氦气、氮气或它们的混合物。
[来源:GB/T18719—2002,4.3.6.1,有修改]
1
GB/T44025—2024
标引序号说明:
1———冷却水;
2———等离子气体;
3———阴极;
4———粉末入口;
5———喷涂涂层;
6———阳极;
7———等离子焰;
8———喷雾流;
9———基体。
图1 大气等离子喷涂
3.2
超音速等离子喷涂 supersonicplasmaspraying
利用高能超音速等离子射流将喷涂材料加热到塑性或熔化状态,同时加速至音速以上,再喷射在经
预处理的基体表面形成涂层的方法。
3.3
丝材等离子喷涂 wireplasmaspraying
将丝材连通等离子电源正极,在喷嘴前端送入射流,丝材顶端与阴极头尖端之间形成电弧熔化丝
材,并使气体电离产生等离子体,利用等离子射流雾化已熔化的金属熔滴,将其喷射到经预处理的基体
表面形成涂层的方法。
3.4
可控气氛等离子喷涂 plasmasprayinginchambers
利用适当的控制系统操纵喷枪和工件,同时由符合规定条件的送粉器从密封室外将粉末连续送入
喷枪,在含有特定气体气氛的密封室中完成的等离子喷涂。见图2。
注1:密封室中常用的特定气体包括氩气、氦气、氮气或它们的混合物。
注2:通过控制密封室的气氛向密封室内喷射细小液滴的液化气体,对基体和涂层兼有冷却的作用。
注3:真空等离子喷涂是一种密封室气压低于环境气压的可控气氛等离子喷涂。
[来源:GB/T18719—2002,4.3.6.2,有修改]
2
GB/T44025—2024
标引序号说明:
1———室;
2———泵;
3———等离子喷枪;
4———送粉室;
5———工件架。
图2 可控气氛等离子喷涂
3.5
液稳等离子喷涂 liquid-stabilizedplasmaspraying
以液体作为等离子体形成介质,在石墨阴极和旋转水冷阳极之间产生电弧,液体以涡旋运动引入室
内,以稳定电弧,并产生等离子射流,不断连续再生的液体罩与室壁形成绝缘、绝热,同时起冷却剂的作
用。在室内高温的作用下,部分稳定电弧的液体发生蒸发离解产生等离子体。喷涂材料引入喷嘴外的
高速等离子射流中,被加热到塑性或熔化状态,并喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。
注:液稳等离子喷涂是以液体作为等离子体形成介质,例如水、乙醇或甲醇等。
[来源:GB/T18719—2002,4.3.6.3,有修改]
3.6
内孔等离子喷涂 internalplasmaspraying
利用等离子喷涂工艺,实现零部件内表面喷涂的技术。
3.7
旋转内孔等离子喷涂 internalplasmaspraying
通过内孔等离子喷枪自转,实现零部件内表面喷涂的一种内孔等离子喷涂。
3.8
主气 maingas
用于产生等离子体的主要气体。
注:一般采用氩气、氦气或氮气。
3.9
次气 secondarygas
用于辅助提高等离子体热焓的气体。
注:一般采用氢气、氦气或氮气。
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GB/T44025—2024
4 一般要求
4.1 应对再制造毛坯进行剩余寿命评估并确定其是否可进行再制造,具体操作按GB/T34631的规定
执行。
4.2 涂层设计和涂层实施时,应按GB/T19823—2020中4.1的规定执行。
4.3 喷涂材料中的粉末应具有一定流动性,丝材应具有导电性。
4.4 应根据零部件材料与结构特点、喷涂材料的性能以及涂层的性能要求,结合具体的工艺实施条
件,选择适用的等离子喷涂设备。
4.5 等离子喷涂设备类型包括大气等离子喷涂设备、超音速等离子喷涂设备、丝材等离子喷涂设备、内
孔等离子喷涂设备、旋转内孔等离子喷涂设备、可控气氛等离子喷涂设备、液稳等离子喷涂设备等。不
同类型设备的应用范围见附录A。等离子喷涂设备组成应包括等离子喷涂电源、等离子喷枪、等离子冷
水机、送粉/丝系统、等离子控制系统等。设备组成的具体性能要求按附录B的规定进行。
4.6 等离子喷涂工艺过程应按照GB/T19823的规定进行。工艺过程主要包括检查及预处理、工艺参
数选择、喷涂、喷涂后处理、质量控制与检验等步骤。
4.7 等离子喷涂后,涂层质量应根据零件使用工况和涂层设计要求进行质量检验。
4.8 再制造零部件的包装应按照GB/T28618的规定进行。
4.9 等离子喷涂采用高压可燃气体或惰性气体进行高温喷涂作业,应按照GB/T11375的规定对高
压、易燃、易爆气体进行存储、运输和使用。喷涂作业中有高分贝噪声、粉尘和光热辐射,应做好操作人
员的个人防护。
4.10 等离子喷涂操作人员应熟悉并掌握等离子喷涂设备安全操作规程,培训合格后,方能实施作业。
安全作业应按GB/T11375的规定执行。
5 技术要求
5.1 检查及预处理
5.1.1 等离子喷涂前,应对设备的各个系统进行联调和运行状况检查,包括但不限于以下检查内容:
a) 水冷循环系统运行状态;
b) 等离子喷枪钨极连接电源负极;
c) 喷嘴连接电源正极;
d) 选定的气体连接正确,压力正常。
5.1.2 应测量并记录再制造毛坯的相关尺寸、形位公差。
5.1.3 应测量并记录待喷涂部位及临近区域的表面硬度。
5.1.4 应通过机械或化学方法去除再制造毛坯待喷涂部位的油污、锈蚀、氧化膜及其他杂质。
5.1.5 为防止预处理或喷涂工艺对喷涂邻近区域产生影响,必要时,应对需防护的部位或区域进行遮
蔽防护处理。
5.1.6 为保证或提高涂层与基体结合强度,必要时,应对再制造毛坯待喷涂部位进行表面粗化并达到
一定的表面粗糙度,表面粗化方法包括但不限于:
a) 喷砂;
b) 机械加工;
c) 电拉毛;
d) 化学蚀刻。
5.1.7 为改善涂层结合强度与应力状态,必要时,应进行预热处理。
4
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5.2 工艺参数选择
5.2.1 主气流量影响射流温度和速度,选择时应结合涂层性能要求与其他工艺参数综合分析确定。
5.2.2 应根据材料和工艺需求确定次气种类和流量。
5.2.3 等离子电流和电压共同决定等离子功率,次气与主气的流量比值影响等离子电压。应根据材料
和工艺对功率的需求确定等离子电流和电压。
5.2.4 喷涂距离的选择应根据喷涂材料飞行速度、喷涂材料熔化状态与其他工艺参数综合分析确定。
5.2.5 送粉参数包括送粉速率、送粉气压力和送粉气流量。送粉参数的选择应以将喷涂材料送入等离
子射流中心且喷涂材料被加热熔化为原则。
5.2.6 喷枪移动速度与道间搭接量应合理匹配,对于每道涂层的厚度、涂层均匀性及工件的受热情况
有重要影响。
5.3 喷涂后处理
根据零部件的使用要求,必要时,应进行喷涂后处理,包括但不限于:
a) 对需要进行热处理的零部件,制定热处理工艺,进行去应力或恢复性能热处理;
b) 进行机械加工,使零部件尺寸达到技术要求;
c) 进行磨抛加工处理,使涂层表面粗糙度达到技术要求;
d) 封闭处理。
6 质量控制与检验
6.1 等离子喷涂前对再制造毛坯的检查,应按照GB/T19352.2—2003中12.2的规定执行。
6.2 等离子喷涂中的检查和试验,应按照GB/T19352.2—2003中12.3的规定执行。
6.3 等离子喷涂后应检验涂层质量,用以评估不同用途的涂层质量,质量检验的指导准则和测试规范
由制造商和用户共同制定。
6.4 喷涂后应进行目测检查,包括色泽、表面裂纹及鼓包等。必要时,应进行无损检测或破坏性检
测,一般检验项目见GB/T19823—2020的第12章,其他检验项目包括但不限于:
a) 无损探伤:按GB/T5616选择合适的无损检测方法进行;
b) 金相组织:按GB/T37421的规定执行;
c) 显微硬度:按GB/T9790的规定执行;
d) 结合强度:按GB/T8642的规定执行;
e) 耐腐蚀性能:按GB/T19291的规定执行;
f) 摩擦磨损性能:按GB/T12444的规定执行;
g) 热震性:按JB/T7703—1995中5.1.6的规定执行。
6.5 特殊零部件喷涂层质量评定宜结合使用要求,参照GB/T35978的规定执行。
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附 录 A
(资料性)
等离子喷涂设备应用范围
等离子喷涂设备应用范围见表A.1。
表A.1 等离子喷涂设备应用范围
序号设备名称应用范围
1 大气等离子喷涂设备制备各种陶瓷涂层,性能要求不高的金属涂层和金属陶瓷复合涂层
2 超音速等离子喷涂设备
制备各种陶瓷、金属、金属陶瓷涂层,涂层性能高于大气等离子喷涂。可制备
低熔点,或高熔点易氧化的纯金属涂层,如钛、铝、铜、钼、钨、钽等涂层
3 丝材等离子喷涂设备
喷涂材料为实心丝材或粉芯丝材,可制备各种金属或金属陶瓷复合涂层,涂
层制备效率较高
4 内孔等离子喷涂设备可在孔类零件内表面制备涂层
5 旋转内孔等离子喷涂设备可在非回转孔类零件内表面制备涂层
6 可控气氛等离子喷涂设备
制备对喷涂环境气氛有具体要求的涂层。如在惰性气氛中制备易氧化纯金
属涂层。零件尺寸受空间限制,不能太大
7 液稳等离子喷涂设备制备高熔点氧化物陶瓷涂层
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附 录 B
(规范性)
等离子喷涂设备组成及性能要求
B.1 等离子喷涂电源
等离子喷涂电源在使用中能够提供等离子弧稳定工作点和喷涂电参数,应确保等离子弧稳定的
燃烧。
B.2 等离子喷枪
等离子喷枪是等离子弧的发生装置,在使用中应满足以下性能要求:
a) 固定喷嘴与钨极相对位置,且具有较好的对中性;
b) 喷嘴与钨极之间要绝缘;
c) 对喷嘴和钨极进行有效的冷却;
d) 结构轻巧,便于装配;
e) 内送粉喷嘴能保证粉末在较长时间内连续输送,且送入射流而不易造成孔道堵塞;
f) 外送粉喷嘴能保证粉末送入射流中心而不易造成分叉。
B.3 等离子冷水机
等离子冷水机是对等离子喷枪提供循环冷却水的装置,在使用中应满足以下性能要求:
a) 循环冷却水一般为去离子水,运行中避免产生水垢;
b) 水流、压力和温度范围满足等离子喷枪运行的要求。
B.4 送粉/丝系统
送粉/丝系统是等离子喷涂的材料添加装置,在使用中应满足以下性能要求:
a) 送粉/丝速度范围满足喷涂工艺的要求;
b) 送粉/丝过程平稳和连续,避免速度波动对喷涂产生干扰或破坏。
B.5 等离子控制系统
等离子控制系统是等离子喷涂中央控制单元,在使用中应满足以下性能要求:
a) 等离子气体的种类和混合方式满足喷涂工艺的要求;
b) 对各等离子气体的流量在满足喷涂工艺的范围内准确调节;
c) 准确显示各等离子气体的压力。
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GB/T44025—2024
参 考 文 献
[1] GB/T18719 热喷涂术语、分类
[2] GB/T35978 再制造 机械产品检验技术导则
[3] 朱胜,姚巨坤.装备再制造设计基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2019.
[4] 朱胜,姚巨坤.再制造工程基础[M].北京:机械工业出版社,2020.
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