等离子喷枪与超音速喷枪及其耗材的故障排除指南

等离子喷涂（APS）与超音速火焰喷涂（HVOF/HVAF）是两种广泛使用的热喷涂技术。其喷枪与相关耗材在复杂工况下运行，故障不可避免。系统性的故障排除对于维持工艺稳定性和涂层质量至关重要。以下将分别阐述两种技术的常见故障现象、原因分析与解决方案。

一、 等离子喷枪系统故障排除

1. 电弧不稳定、频繁熄弧

• 现象： 喷涂过程中电弧闪烁、声音断续，甚至熄弧。可能伴随涂层沉积效率下降和质量恶化。
• 原因与处理：
  • 气体流量问题： 主气或辅气流量不正确、压力波动、气体纯度不足。应检查气路密封性，确保气体处于高纯度，并重新校准流量参数。
  • 电极与喷嘴损耗： 电极烧损过度或喷嘴孔径扩大变形，破坏了电弧的集中性。需检查并更换电极与喷嘴。确保电极与喷嘴的同轴度及安装到位。
  • 电源与控制系统故障： 整流器元件、引弧器或控制模块不稳定。需由专业技术人员检测电源输出电压、电流波形，并检查各控制信号。
  • 冷却水系统问题： 冷却水导电率过高、流量或压力不足。高导电率的水会导致电流泄漏。应监测冷却水电导率，并确保水压与流量达到规定值。

2. 喷嘴或电极异常烧损

• 现象： 喷嘴内孔变形、出口熔化，或电极尖端出现深坑、非正常烧蚀。
• 原因与处理：
  • 冷却不足： 冷却水流量/压力低、水温过高或水路堵塞。检查水泵、过滤器及管路，确保冷却效率。
  • 气体类型或流量错误： 对于特定气体组合，氢气或氦气比例过高而主气（氩气）比例过低，会导致电弧电压和热量过高，超出部件承受范围。需核对并调整气体配比。
  • 电流参数过高： 设定的电流值超过了电极与喷嘴的额定工作范围。需根据耗材规格调整至合适的电流。
  • 起弧与停弧程序不当： 高频引弧时间过长或频繁起弧，会加速电极烧损。优化起弧参数，避免不必要的重启。

二、 超音速火焰喷枪系统故障排除

• 现象： 点火困难、燃烧室发出“放炮”声、火焰脉动或突然熄灭。
• 原因与处理：
  • 燃料系统问题： 燃料或助燃剂压力/流量不匹配、管路泄漏、燃料纯度不足。需检查所有接头密封性，确认介质过滤有效，并严格按工艺曲线设定参数。
  • 点火能量不足： 点火器积碳、电极间距不当或能量衰减。清洁或调整点火器，确保其产生足够强度的火花。
  • 燃烧室或喷嘴积碳： 因燃料富氧不足、停机程序不当导致不完全燃烧，碳粒堆积堵塞流道。需执行规范的停机吹扫程序，并定期拆卸清理积碳。

• 现象： 涂层结合力差、孔隙率高、有大量未熔颗粒或出现裂纹。
• 原因与处理：
  • 粉末未充分熔化：
    • 原因一： 燃料功率过低，或燃气/氧比例不当，导致火焰温度不足。
    • 原因二： 送粉率过高，超出火焰的加热能力。
    • 原因三： 送粉位置不佳，粉末未注入焰流核心高温区。
    • 处理： 优化燃料与功率参数；校准并降低送粉率；检查并调整送粉嘴相对于喷嘴的位置。
  • 送粉不稳定、脉动或堵塞：
    • 原因一： 粉末受潮、结块或粒度分布不佳。需确保粉末干燥、筛分合格。
    • 原因二： 送粉器流化效果差、文丘里管磨损或吸粉管破裂。检查并维护送粉器，更换磨损部件。
    • 原因三： 载气流量不稳定或与粉末不匹配。需校准载气流量，并检查气压是否稳定。

三、 通用耗材与系统维护

• 粉末问题： 粉末批次不一致是常见故障源。必须保证粉末的化学成分、粒度分布、球形度与流动性符合技术要求。
• 气体与介质： 所有气体的纯度和压力必须持续稳定。冷却水的水质需定期监测与处理。
• 运动系统： 机器人或喷枪移动机构的精度下降，会导致涂层厚度不均。需定期校准轨迹与步进速度。

结论