感應預熱熔塗薄層工藝的製作方法
2023-05-06 06:30:36 1
感應預熱熔塗薄層工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了本發明涉及一種感應預熱熔塗薄層工藝，包括以下步驟：舊件清洗潔淨化、可再製造特徵判斷及等級分類、活塞杆舊件粗加工、感應預熱熔塗耐磨防腐塗層、後續精加工、質檢入庫。本發明將感應預熱熔塗引入舊件再製造，既克服傳統修復工藝加工次數有限、粗糙度差、效果差的缺陷，又克服了雷射熔覆再製造工藝的高成本、低效率、易受熱變形的問題，既達到了再製造活塞杆的高性能高品質，又實現再製造過程的高速高效、高成品率、自動控制、低生產成本，顯著延長了再製造活塞杆的使用壽命，整個再製造過程，無汙染，綠色環保。
【專利說明】感應預熱熔塗薄層工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及表面強化【技術領域】，具體地說涉及一種替代鍍鉻的感應預熱熔塗薄層工藝。
【背景技術】
[0002]電鍍鉻是一種傳統的表面電鍍技術，已經應用長達70多年之久。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕並能長期保持表面光亮，並且工藝相對比較簡單，成本較低。長期以來，鉻鍍層除了作為裝飾塗層外，還廣泛地應用作為機械零部件的耐磨和耐蝕塗層。電鍍硬鉻鍍層技術常常用來修復破損部件。然而，電鍍硬鉻工藝會導致嚴重的環境問題。導致環境問題的不是鉻本身，而是鍍鉻過程。鉻是不活潑的元素，可以安全地用於日常用品乃至人工關節等。主要問題是鍍鉻工藝使用的鉻酸溶液，產生含C r (VI)酸霧和廢水。因此，各國對鍍鉻工藝的限制將會越來越嚴。比如，美國將現行的六價鉻的空氣排放標準從0.1 m g / m 3降低到0.0050~0.0005 m g / m 3。而據美國海軍部門估計，單是美國海軍在實施該標準後需要2200萬 美元一次性投資用於更新設備等，而以後每年就要花費4600萬美元作為收集、處理等的費用。另外，電鍍硬鉻鍍層還有其他一些缺點:(1)電鍍硬鉻鍍層的硬度一般為H V800~900，遠不及一些陶瓷和金屬陶瓷材料的硬度高和耐磨性好。(2)鍍鉻層內存在微裂紋，不可避免地會產生穿透性裂紋，導致腐蝕介質從表面滲透至界面而腐蝕基體，造成鍍層表面出現鏽斑甚至剝落。(3)電鍍工藝沉積速度慢(約25 μ m / h )，鍍0.2~0.3 mm厚的鍍層往往需要2~3個班的時間，也不利於厚鍍層的應用。因此，人們一直努力尋找替代電鍍硬鉻的塗層工藝。
[0003]熱噴塗是一種表面強化技術，是利用某種熱源(如電弧、等離子噴塗或燃燒火焰等)將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態，然後藉助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面塗層的一種技術，但目前熱噴塗尚未用於製備小於0.15mm厚度的塗層強化。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種替代鍍鉻的感應預熱熔塗薄層工藝，在零件表面塗覆一種與鍍鉻層厚度相當的薄塗層，旨在使其防腐及硬度性能優於傳統鍍鉻，表面熔塗層結合強度大於300MPa，顯微硬度大於HV1000，在使用過程中不易產生剝落或劃傷失效，使用壽命高於傳統鍍鉻的3倍以上，生產過程中無廢液、廢水汙染，綠色環保，實現綠色表面強化。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種感應預熱熔塗薄層工藝，其工藝步驟如下:
I)、舊件清洗潔淨化，根據可再製造特徵判斷及等級分類:對支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件進行清洗，除去表面的附著物、油汙及氧化層，使舊件表面潔淨化無鏽蝕、無油汙；利用量規量具或智能磁記憶金屬診斷儀或應力檢測儀無損檢測手段對活塞杆舊件進行無損探傷檢測，進行可再製造特徵判斷，進行可再製造等級分類；
2)、前期加工，機械粗加工，使工件單邊加工尺寸與工件最大磨損或劃傷深度的差為±0.08 ~0.15mm ;
3)、除油除鏽粗糙化處理，選用細砂對噴方式對工件進行除油除鏽粗糙化處理；
4)、火焰噴塗製備薄塗層，採用火焰噴塗工藝，對待塗覆部位製備薄塗層，所述薄塗層厚度為0.08~0.15mm ;所選用的噴塗材料為鎳基自熔性合金粉末，其中鐵的重量百分比小於5%，粉末粒度為150~325目；
5)、將塗覆好薄塗層的工件夾裝定位於感應預熱重熔工具機上，並調整感應器位置，使感應器線圈內圓距離工件的距離為5~7mm,與工件的同心度< 0.05mm ；
6)、採用感應預熱裝置，對工件進行整體初步預熱，使工件塗層部位表面預熱溫度達300度~400度；
7)、邊加熱邊重熔，採用感應預熱裝置對重熔工件前端部位進行加熱，使重熔工件表面預熱溫度達700~800度，同時利用感應重熔裝備對重熔工件進行重熔，所述重熔溫度為1020 ~1050 ；
8)、後期冷卻，重熔後，工件冷卻至室溫；
9)、磨拋加工達到規定的尺寸與精度、表面粗糙度。
[0006]進一步，在步驟3中，所述細砂的顆粒粒度為60~100目。
[0007]進一步，在步驟8中，對於圓形工件，採用旋轉冷卻；對於平面工件，採用水平放置冷卻。
[0008]進一步,在步驟9中，所述磨拋加工可選擇磨床或砂帶拋光機或金剛石砂帶拋光機；磨床所採用的砂輪為金剛石砂輪，目數為180-800目，或為綠碳砂輪，目數為60-80目；金剛石砂帶拋光機的砂帶目數為800-1500目。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
感應預熱熔塗薄層工藝針對損壞的支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件，在可再製造特徵判斷及等級分類的基礎上，將感應預熱熔塗技術用於活塞杆舊件的再製造，既克服傳統修復工藝加工次數有限、粗糙度差、效果差的缺陷，又克服了雷射熔覆再製造工藝的高成本、低效率、易受熱變形的問題。該發明提供的工藝表，舊件表面與熔塗層結合強度大於300MPa，顯微硬度大於HV1000，在使用過程中不易產生剝落或劃傷失效，且使用壽命高於鍍鉻層的3倍以上；基體受熱小、塗層充分熔制，所形成的塗層的均勻性遠優於雷射熔塗，其所需要的材料成本和能耗遠低於雷射熔塗，生產效率遠高於雷射熔塗，既達到了再製造活塞杆的聞性能聞品質，又實現再製造過程的聞速聞效、聞成品率、自動控制、低生廣成本，顯著延長了再製造活塞杆的使用壽命，整個再製造過程，無汙染，綠色環保。
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體的實施方式對本發明作進一步地說明。
[0011]實施例一:
1)、選擇直徑為140mm的支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件，利用超聲波將該活塞杆舊件進行清洗，除去表面的附著物、油汙及氧化層，使舊件表面潔淨化。
[0012]2)、根據舊件的可再製造特徵判斷及等級分類:利用量規量具、智能磁記憶金屬診斷儀、應力檢測儀等無損檢測手段對活塞杆舊件進行無損探傷檢測，發現該活塞杆舊件屬於磨損和劃傷失效，最大磨損及劃傷深度為0.25mm。
[0013]3)、活塞杆舊件粗加工。該舊件通過磨削，外徑尺寸為139.6mm，粗糙度為Ra0.8。
[0014]4)、採用感應預熱熔塗工藝對活塞杆舊件表面塗覆耐磨防腐塗層。該工藝過程主要包括:
(A)、對非塗覆部位進行工裝保護，使非塗覆部位避免噴砂破壞，以及保護非噴塗部位免噴塗層。
[0015](B)、選用60~80目的細砂，採用對噴方式對待塗覆部位進行噴砂粗糙化處理，使待塗覆部位表面除油除鏽，並粗糙化，達到sa3.2的要求。
[0016](C)、採用火焰噴塗工藝，對待塗覆部位製備塗層，所選用的噴塗材料為鎳基自熔性合金粉末，其中鐵的重量百分比小於5%，粉末粒度為150~250目；所述薄塗層厚度為 0.08mm。
[0017](D)、將活塞杆夾裝定位於感應預熱重熔工具機上，並調整使感應器線圈內圓距離工件的距離為5mm，同心度為0.03，感應器與活塞杆表面，達到感應預熱重熔要求。
[0018](E)、採用感應預熱裝置，對活塞杆進行整體初步預熱，活塞杆表面預熱溫度達300度。預熱時，活塞杆旋轉速度在13r/min之間。
[0019](F)、邊加熱邊重熔。採用感應預熱裝置對重熔前端部位進行加熱，使活塞杆表面預熱溫度達700度，同時利用智能溫控式感應重熔裝備對活塞杆進行重熔，重熔溫度控制在1020度，重熔功率及感應器行走速度自動跟蹤適應溫度要求，以確定重熔溫度在某一溫度。重熔時工件保持原有速度。
[0020](G)、旋轉冷卻。重熔後的活塞杆在重熔工具機上旋轉保溫冷卻至300度以下。將活塞杆取下，並垂直放置，防止活塞杆彎曲變形。
[0021]5)、後續精加工。採用車床及磨床對感應預熱熔塗後的活塞杆進行後續精加工，達到規定的尺寸及精度、粗糙度等技術要求；磨床所採用的砂輪為金剛石砂輪，目數為180^800目，或為綠碳砂輪，目數為60-80目。
[0022]6)、質檢入庫。對再製造的活塞杆進行質檢入庫，達到規定的技術要求後方可入庫。
[0023]實施例二:
I)、選擇直徑為160mm的支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件，利用超聲波將該活塞杆舊件進行清洗，除去表面的附著物、油汙及氧化層，使舊件表面潔淨化。
[0024]2)、可再製造特徵判斷及等級分類:利用量規量具、智能磁記憶金屬診斷儀、應力檢測儀等無損檢測手段對活塞杆舊件進行無損探傷檢測，發現該活塞杆舊件屬於磨損和劃傷失效，最大磨損及劃傷深度為0.35mm。
[0025]3)、活塞杆舊件粗加工。該舊件通過磨削，外徑尺寸為139.2mm，粗糙度為Ra0.8。
[0026]4)、採用感應預熱熔塗工藝對活塞杆舊件表面塗覆耐磨防腐塗層。該工藝過程主要包括:
(A)、對非塗覆部位進行工裝保護，使非塗覆部位避免噴砂破壞，以及保護非噴塗部位免噴塗層。
[0027](B)、選用70~90目的細砂，採用對噴方式對待塗覆部位進行噴砂粗糙化處理，使待塗覆部位表面除油除鏽，並粗糙化，達到sa3.2的要求。
[0028](C)、火焰噴塗製備薄塗層，採用火焰噴塗工藝，對待塗覆部位製備薄塗層，所述薄塗層厚度為0.15mm ;所選用的噴塗材料為鎳基自熔性合金粉末，其中鐵的重量百分比小於5%，粉末粒度為200~300目。
[0029](D)、將活塞杆夾裝定位於感應預熱重熔工具機上，並調整感應器位置，使感應器線圈內圓距離工件的距離為7mm,與工件的同心度0.05mm。
[0030](E)、採用感應預熱裝置，對活塞杆進行整體預熱，活塞杆表面預熱溫度達400度。預熱時，活塞杆旋轉速度在18r/min之間。
[0031](F)、邊加熱邊重熔。採用感應預熱裝置對重熔前端部位進行加熱，使活塞杆表面預熱溫度達750度，同時利用智能溫控式感應重熔裝備對活塞杆進行重熔，重熔溫度控制在1030，重熔用感應器行走速度適應溫度，以確定重熔溫度在某一溫度。重熔時工件保持原有速度。
[0032](G)、旋轉冷卻。重熔後的活塞杆在重熔工具機上旋轉保溫冷卻至300度以下。將活塞杆取下 ，並垂直放置，防止活塞杆彎曲變形。
[0033]5)、後續精加工。採用砂帶拋光機對感應預熱熔塗後的活塞杆進行後續精加工，達到規定的尺寸及精度、粗糙度等技術要求；砂帶目數為800-1500目。
[0034]6)、質檢入庫。對再製造的活塞杆進行質檢入庫，達到規定的技術要求後方可入庫。
[0035]實施例三、
I)、選擇直徑為260mm的支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件利用超聲波將該活塞杆舊件進行清洗，除去表面的附著物、油汙及氧化層，使舊件表面潔淨化。
[0036]2)、可再製造特徵判斷及等級分類:利用量規量具、智能磁記憶金屬診斷儀、應力檢測儀等無損檢測手段對活塞杆舊件進行無損探傷檢測，發現該活塞杆舊件屬於磨損和劃傷失效，最大磨損及劃傷深度為0.20mm。
[0037]3)、活塞杆舊件粗加工。該舊件通過磨削，外徑尺寸為139.5mm，粗糙度為Ra0.8。
[0038]4)、採用感應預熱熔塗工藝對活塞杆舊件表面塗覆耐磨防腐塗層。該工藝過程主要包括:
(A)、對非塗覆部位進行工裝保護，使非塗覆部位避免噴砂破壞，以及保護非噴塗部位免噴塗層。
[0039](B)、選用80~100目的細砂，採用對噴方式對待塗覆部位進行噴砂粗糙化處理，使待塗覆部位表面除油除鏽，並粗糙化，達到sa3.2的要求。
[0040](C)、火焰噴塗製備薄塗層，採用火焰噴塗工藝，對待塗覆部位製備薄塗層，所述薄塗層厚度為0.1Omm ;所選用的噴塗材料為鎳基自熔性合金粉末，其中鐵的重量百分比小於5%，粉末粒度為250~325目；
(D)、將活塞杆夾裝定位於感應預熱重熔工具機上，並調整感應器位置，使感應器線圈內圓距離工件的距離為6mm,與工件的同心度0.04mm ；
(E)、採用感應預熱裝置，對活塞杆進行整體預熱，活塞杆表面預熱溫度達400度。預熱時，活塞杆旋轉速度在18r/min之間。
[0041](F)、邊加熱邊重熔。採用感應預熱裝置對重熔前端部位進行加熱，使活塞杆表面預熱溫度達800度，同時利用智能溫控式感應重熔裝備對活塞杆進行重熔，重熔溫度控制在1030度，重熔用感應器行走速度適應溫度，以確定重熔溫度在某一溫度。重熔時工件保持原有速度。
[0042](G)、旋轉冷卻。重熔後的活塞杆在重熔工具機上旋轉保溫冷卻至300度以下。將活塞杆取下，並垂直放置，防止活塞杆彎曲變形。
[0043]5)、後續精加工。採用金剛石砂帶拋光機對感應預熱熔塗後的活塞杆進行後續精加工，達到規定的尺寸及精度、粗糙度等技術要求；金剛石砂帶拋光機的砂帶目數為800~1500 目。
[0044]6)、質檢入庫。對再製造的活塞杆進行質檢入庫，達到規定的技術要求後方可入庫。
[0045]以上所述僅是本發明較佳的幾種實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不 脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種感應預熱熔塗薄層工藝，其特徵在於:其工藝步驟如下: 1)、舊件清洗潔淨化，根據可再製造特徵判斷及等級分類:對支撐式煤礦液壓支架活塞杆舊件進行清洗，除去表面的附著物、油汙及氧化層，使舊件表面潔淨化無鏽蝕、無油汙； 利用量規量具或智能磁記憶金屬診斷儀或應力檢測儀無損檢測手段對活塞杆舊件進行無損探傷檢測，進行可再製造特徵判斷，進行可再製造等級分類； 2)、前期加工，機械粗加工，使工件單邊加工尺寸與工件最大磨損或劃傷深度的差為±0.08 ~0.15mm ; 3)、除油除鏽粗糙化處理，選用細砂對噴方式對工件進行除油除鏽粗糙化處理； 4)、火焰噴塗製備薄塗層，採用火焰噴塗工藝，對待塗覆部位製備薄塗層，所述薄塗層厚度為0.08~0.15mm ;所選用的噴塗材料為鎳基自熔性合金粉末，其中鐵的重量百分比小於5%，粉末粒度為150~325目； 5 )、將塗覆好薄塗層的工件夾裝定位於感應預熱重熔工具機上，並調整感應器位置，使感應器線圈內圓距離工件的距離為5~7mm,與工件的同心度< 0.05mm ； 6)、採用感應預熱裝置，對工件進行整體初步預熱，使工件塗層部位表面預熱溫度達300度~400度； 7)、邊加熱邊重熔，採用感應預熱裝置對重熔工件前端部位進行加熱，使重熔工件表面預熱溫度達700~800度，同時利用感應重熔裝備對重熔工件進行重熔，所述重熔溫度為1020 ~1050 ； 8)、後期冷卻，重熔後，工件冷卻至室溫； 9)、磨拋加工達到規定的尺寸與精度、表面粗糙度。
2.根據權利要求1所述的感應預熱熔塗薄層工藝，其特徵在於:在步驟3中，所述細砂的顆粒粒度為60~100目。
3.根據權利要求1或2所述的感應預熱熔塗薄層工藝，其特徵在於:在步驟8中，對於圓形工件，採用旋轉冷卻；對於平面工件，採用水平放置冷卻。
4.根據權利要求3所述的感應預熱熔塗薄層工藝，其特徵在於:在步驟9中，所述磨拋加工可選擇磨床或砂帶拋光機或金剛石砂帶拋光機；磨床所採用的砂輪為金剛石砂輪，目數為180-800目，或為綠碳砂輪，目數為60-80目；金剛石砂帶拋光機的砂帶目數為800~1500 目。
【文檔編號】C23C4/18GK103911579SQ201410125707
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】翟長生 申請人:焦作市華科液壓機械製造有限公司