一種大型柴油機活塞銷的修複方法與流程

2023-11-11 13:13:27 1

技術領域本發明屬於機械加工技術領域，特別涉及一種柴油機活塞銷的修複方法。

背景技術：
活塞銷是裝在活塞裙部的圓柱形銷子，連接活塞和連杆，大型柴油機活塞銷工作負載較重，尺寸較大，其材料一般選用滲碳合金鋼，滲碳淬火後，精度要求高的活塞銷需進行磨削加工，目的是消除熱堆積引發的尺寸變形和滲碳過程中氧化脫碳的影響，最終提高其承載能力，但是，在傳統的磨削加工過程中，由於磨削熱等外因，引起滲碳鋼表面的內應力增大，磨削裂紋便隨之產生。在活塞銷長時間服役條件下，磨削裂紋會進一步擴展，容易造成滲碳層的脫落，進而加速活塞銷的磨損，導致活塞銷失效。因此，開發一種用於發生磨損失效的柴油機活塞銷的修複方法具有重要的實際價值。

技術實現要素：
本發明目的在於提供一種大型柴油機活塞銷的修複方法，該方法能夠修復其表面磨損，提高其耐磨性和耐蝕性，同時硬度也得到一定提升。

本發明主要是對磨損的活塞銷表面進行裂紋檢測，然後用砂紙打磨，將自製合金粉末、酒精和丙酮按比例混合，將混合後的塗料均勻噴塗在活塞銷表面後，形成噴塗層，再在高能密度雷射的作用下，使塗料與基材同時熔化並發生冶金反應，在活塞銷表面製得合金化層。

本發明的具體方案如下：

(1)確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；

(2)對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；

(3)對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；

(4)配製雷射合金化所用合金粉末，將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；所述合金粉末的化學成分質量百分比為：c0.9-1.0％、si2.0-4.0％、b2.0-3.0％、ti8.0-10.0％、cr1.5-2.5％、co1.5-2.0％、mo1.5-2.0％,其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；

(5)配製成合金化塗料，將其均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.4-0.5mm；所述合金化塗料化學成分的質量百分比為：合金粉末60-80％、酒精10-30％、丙酮5-10％；

(6)將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，設定雷射器合金化工藝參數：雷射器輸出功率為3000-3500w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為500-1000mm/min，合金化過程中採用惰性氣體保護，所述惰性氣體為氬氣；

(7)按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；

(8)對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、利用粒徑為幾百納米的雷射合金化塗料在雷射作用下與需要修復的柴油機活塞銷基材熔合，在活塞銷表面形成合金化層，向內逐漸過渡到淬火層，然後是基材，修復後的活塞銷熱變形極小。

2、合金化後，合金粉末中的各種提高強度、耐蝕性的合金元素均勻分散並與活塞銷基體發生冶金反應，得到具有優異耐磨、耐腐蝕性能的合金化層，大大提高了活塞銷的機械性能和使用壽命。

3、次表層的淬火層對合金化層有很好的支撐和緩衝作用，防止在突然受力的情況下因合金化層硬度高而出現開裂現象。

4、工藝簡單、成本低，節約金屬資源，具有良好的經濟效益和社會效益。

5、採用本方法修復的活塞銷使用壽命較新活塞銷提高1倍以上，具有更優異的耐磨和耐腐蝕性能。

具體實施方式

實施例1

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c0.9％，si2.0％,b2.0％,ti8.0％,cr1.5％,co1.5％,mo1.5％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末60％、酒精30％、丙酮10％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.4mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3000w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為500mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例2

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c1.0％，si4.0％,b3.0％,ti10.0％,cr2.5％,co2.0％,mo2.0％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末80％、酒精10％、丙酮10％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.5mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3500w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為1000mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例3

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c0.9％，si4.0％,b3.0％,ti10.0％,cr1.5％,co1.5％,mo1.5％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末80％、酒精15％、丙酮5％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.4mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3300w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為600mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例4

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c1.0％，si3.0％,b3.0％,ti8.0％,cr2.5％,co1.5％,mo2.0％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末70％、酒精20％、丙酮10％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.5mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3250w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為650mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例5

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c1.0％，si4.0％,b3.0％,ti9.0％,cr1.8％,co1.8％,mo2.0％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末80％、酒精10％、丙酮10％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.5mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3400w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為800mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例6

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c0.9％，si2.0％,b3.0％,ti8.0％,cr2.0％,co1.5％,mo1.5％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末70％、酒精25％、丙酮5％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.4mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3500w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為750mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例7

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c0.9％，si2.0％,b2.5％,ti10.0％,cr1.5％,co1.5％,mo1.5％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末75％、酒精20％、丙酮5％，將合金化塗料均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.45mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3400w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為900mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。

實施例8

確定活塞銷表面磨損部位及其磨損量，根據檢測結果，用砂紙進行打磨，去除活塞銷表面的疲勞層；對柴油機活塞銷的表面進行清理，使用無水乙醇和丙酮反覆清洗，除掉待修復部位的油汙和鏽蝕，並進行乾燥處理；對活塞銷採用超聲波和著色無損探傷，確保待修復活塞銷表面和內部無裂紋等缺陷；配製雷射合金化粉末，各成分質量百分比為：c0.9％，si4.0％,b3.0％,ti9.5％,cr2.5％,co2.0％,mo2.0％，其餘為fe，合金粉末粒徑為100-700nm；將配製好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時，使其均勻；配製合金化塗料，其化學成分的質量百分比為：合金粉末65％、酒精30％、丙酮10％，均勻噴塗在柴油機活塞銷表面，然後烘乾，塗層厚度為0.5mm；將柴油機活塞銷裝夾在大功率半導體雷射加工數控工具機上，採用大功率半導體雷射器進行雷射合金化修復，雷射器合金工藝參數為：雷射器輸出功率為3500w，矩形光斑2×14mm，掃描速度為1000mm/min，合金化過程中採用氬氣保護；按照圖紙及有關技術要求對合金化後的活塞銷進行機械加工，達到尺寸和精度要求；對加工後的活塞銷進行表面著色探傷，檢測是否有缺陷，保證活塞銷表面質量達到合格標準，檢驗合格後包裝密封好。