一种船用柴油机气阀阀盘及其全包覆堆焊合金工艺的制作方法

文档序号:11797729阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种船用柴油机气阀阀盘,其特征在于:所述阀盘包括与阀杆相连接的呈阶梯状的基底层,所述基底层的外周堆焊有镍基变形高温合金层。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机气阀阀盘,其特征在于所述的所述基底层分为第一阶梯及第二阶梯,所述第二阶梯包括斜面、侧面及底面,所述斜面、侧面及底面的截面呈楔形。

3.根据权利要求1或2所述的船用柴油机气阀阀盘,其特征在于:所述阀盘包括与阀杆相连接的呈阶梯状的基底层,所述基底层分为第一阶梯及第二阶梯,所述第二阶梯包括斜面、侧面及底面,所述斜面、侧面及底面的截面呈楔形,所述基底层的外周堆焊有镍基变形高温合金层。

4.根据权利要求1所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:包括以下步骤:

Ⅰ、焊前准备:选取材料为SNCrW的柴油机气阀毛坯及固溶强化型镍基变形高温合金材料的焊丝,并按照加工要求选取焊接位置;

Ⅱ、焊前处理:对所述焊接位置进行表面清洁,保证表面洁净无杂质,并进行预热处理;

Ⅲ、焊接加工:采用多点位多层堆焊方式对所述焊接位置堆焊固溶强化型镍基变形高温合金材料的焊丝,进行焊接处理;

Ⅳ、焊后处理:焊接处理完毕后,对工件进行时效硬化热处理,且在热处理完成后进行出炉空冷,并将焊接位置加工至成品尺寸;

Ⅴ、质量检验:对焊接处理完毕的工件进行质量检验,符合检验标准,否则重新进行焊接处理。

5.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅰ中的SNCrW材料含有以下质量百分比的化学成分:C:0.25~0.30%,Si:0.90~1.10%,Mn:0.90~1.10%,P≤0.04%,S≤0.03%,Ni:9.0~11.0%,Cr:18.0~22.0%,W:1.8~2.2%,Nb≤0.1%,B:0.001~0.003%,N:0.04~0.10%,余量为Fe;所述焊丝的直径为1.0~1.4mm,所述焊丝含有以下质量百分比的化学成分:Cr:22%,Fe≤1.0%,Mo≤9%,Nb≤3.5%,Ti≤0.4%,Al≤0.4%,C:0.1%,Si:≤0.2%,余量为Ni。

6.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅰ中,选用保护气体为Ar/15He混合保护气体,所述保护气体的混合比例为:85%的Ar气和15%的He。

7.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅰ中焊接位置为气阀阀盘的底面、侧面及斜面,并将所述底面、侧面及斜面加工至堆焊前所需结构。

8.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅱ中,表面清洁工序为:选用无毛屑的抹布,并沾取清洗剂对所需焊接部位的表面进行擦拭,去除待焊部位表面的油污、油脂;清洁区域包括由堆焊部位向外延伸的≥50mm处。

9.根据权利要求8所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述清洗剂为丙酮、工业酒精。

10.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅱ中,通过加热装置对待焊部位的表面进行加热,所述加热温度为≤100℃,以去除待焊部位表面的潮湿或冷凝水。

11.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅲ中,通过工业机器人与变位机组成焊接工作站对工件的待焊部位进行焊接处理,所述多点位多层堆焊方式中,堆焊层数为3~6层,焊丝厚度为5~12 mm;所述焊接处理按照待焊部位分成三个部位分段完成,且焊接顺序依次为气阀斜面、底面、侧面。

12.根据权利要求11所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述气阀斜面的焊接层数为:3~5层,气阀底面的焊接层数为:4~6层,气阀侧面的焊接层数为:4~5层;每层包含多道焊接,道与道间焊接不断弧;气阀盘底采取同心圆或螺旋线方式完成单层堆焊。

13.根据权利要求11所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述焊接处理的参数为:脉冲电流:100A~250A,脉冲时间:2.5~3.0ms,脉冲频率:≤105Hz,极性:正极,脉冲电压:20V~35V,接地电流:20A~40A,送丝速度:4.0~6.0米/分钟,焊接速度:200mm/分钟~270mm/分钟,焊枪摆动频率:0.8Hz~1Hz,焊枪摆动宽度:7~11mm,干伸长度:18~25mm,焊道搭接量:30%~50%,保护气流量:15~20L/min,层间温度:首层≤200℃,其它层≤300℃。

14.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅳ中,时效硬化热处理分为两个阶段进行:第一阶段的保温温度为680℃~740℃,保持时间为7~9小时,直至炉温冷却至620℃;第二阶段的保温温度为600℃~620℃,保持时间为5~7小时,直至炉温冷却至400℃以下进行出炉空冷处理。

15.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅴ中,检验方法为:采用超声波对堆焊合金层表面的铁含量及整个堆焊区域的内在质量进行检测;并对整个堆焊区域表面进行质量着色检测。

16.根据权利要求4所述的船用柴油机气阀阀盘的全包覆堆焊合金工艺,其特征在于:所述步骤Ⅴ中,检验标准为:成品工件的堆焊部位合金表面对母材的稀释率≤5%,且堆焊合金层结合致密,无焊缝疏松、裂纹,堆焊合金层内部最大气孔不超过¢1.0mm ,堆焊后合金硬度为HV20:210~240。

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