本发明涉及液压设备柱塞的生产方法，特别是指一种重型液压设备碳钢柱塞表面堆焊马氏体不锈钢的生产方法。
背景技术：
柱塞是液压设备的核心部件，使用过程中与缸体的不断磨损，会使间隙增大而漏液，导致压力减小，无法正常使用，因此对柱塞的硬度及耐磨性，以及可修复性都有较高要求。一般的液压设备柱塞都是使用不锈钢制成，但在重型液压设备上，使用不锈钢制作柱塞会导致成本高昂，常见的做法是用碳钢做柱塞主体，并在碳钢主体外包覆不锈钢套，此种方法虽然会降低成本，但不锈钢套与碳钢主体之间的致密性，会影响柱塞的力学性能，因此该方法也非最佳方案。在其他领域工件上制作耐磨层时，使用堆焊得到马氏体不锈钢耐磨层，但产生的马氏体组织残余应力大，易产生冷裂纹，随着含碳量增加，淬硬倾向增大，冷裂纹敏感性增大，因此其堆焊工艺不能直接在柱塞生产上套用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种适合重型液压设备使用的，在碳钢主体表面堆焊马氏体不锈钢，焊后不易产生冷裂纹，综合成本较低，力学性能好同时易于修复的柱塞生产方法。
为实现本发明的目的，拟采用以下技术方案：
一种重型液压设备碳钢柱塞表面堆焊马氏体不锈钢的生产方法，包括以下实施步骤：
1)使用35号钢制作柱塞主体；
2)对柱塞主体进行除锈、去油；
3)使用预热炉对柱塞主体进行预热，预热温度不低于200℃，不高于450℃，并在堆焊过程中保温；
4)对柱塞主体进行堆焊，具体为使用2cr13、3cr13或4cr13不锈钢焊丝，焊剂为sj107或hj260，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为280-300a，电弧电压为28-30v，焊丝送丝速度为1.3-1.6m/min，堆焊速度为550-650mm/min；使用2cr13不锈钢焊丝进行堆焊时，温度控制在200-350℃，使用3cr13不锈钢焊丝进行堆焊时，温度控制在250-400℃，使用4cr13不锈钢焊丝进行堆焊时，温度控制在300-450℃。由于2cr13、3cr13、4cr13马氏体不锈钢的导热性差，焊后容易产生较大的内应力，这就要求在堆焊工艺上特别注意焊后工件缓冷，最好是热砂或预热炉中缓慢冷却。由于合金元素烧损及基体金属的稀释，堆焊金属第一层的合金元素损失最大，第二层次之，第三层损失较少。采用自动埋弧焊堆焊时，随着堆焊层层数的增加，合金元素含量越来越接近焊丝中该合金元素的含量。为了得到要求的堆焊层金属的成分，选用合金焊丝时应考虑元素在堆焊过程中的损耗。埋弧堆焊时若要使堆焊层达到预定的使用性能要求，每个柱塞必须堆焊三层以上，具体为，2000吨以下液压设备用柱塞，硬度要求hrc45-50度的，堆焊二层2cr13，一层3cr13；2000吨以上液压设备用柱塞，硬度要求hrc45-50度的，堆焊三层2cr13；2000吨以下液压设备用柱塞，硬度求hrc50度以上的，堆焊二层2cr13，一层4cr13；2000吨以上液压设备用柱塞，硬度求hrc50度以上的，堆焊一层2cr13，二层3cr13。
5)焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能；具体为，对于堆焊3层2cr13不锈钢的，采用如图1所示工艺；
对于堆焊二层2cr13一层3cr13不锈钢、二层2cr13一层4cr13不锈钢或者一层2cr13二层3cr13不锈钢，采用如图2所示工艺；
6)做磁粉探伤，判断是否缺陷，如有些许缺陷，则用2cr13不锈钢焊条修复打磨；如缺陷超过表面积15％，则重新加工后堆焊。
作为优选，所述的2cr13不锈钢堆焊层单层厚度为2-2.5mm；2cr13不锈钢堆焊层主要充当过渡层，仅在2000吨以上液压设备用柱塞，硬度要求hrc45-50度的，2cr13不锈钢堆焊层可以作为面层。
作为优选，所述的3cr13不锈钢堆焊层单层厚度为2-2.5mm；3cr13不锈钢堆焊层主要充当面层，具有优异的耐磨性及可修复性，满足柱塞使用寿命要求。
作为优选，所述的4cr13不锈钢堆焊层单层厚度为2-2.5mm；4cr13不锈钢堆焊层，具有优异的耐磨性及可修复性，满足柱塞使用寿命要求。
本发明的有益效果是，用35号钢制作柱塞本体，并在普碳钢本体上堆焊2cr13、3cr13或4cr13马氏体不锈钢，采用严格的堆焊温度控制，在柱塞本体上堆焊三层马氏体不锈钢，有效防止冷裂纹，在保证柱塞硬度的同时降低成本。
附图说明
图1为堆焊3层2cr13不锈钢的焊后热处理工艺图；
图2为堆焊二层2cr13一层3cr13不锈钢、二层2cr13一层4cr13不锈钢或者一层2cr13二层3cr13不锈钢的焊后热处理工艺图。
具体实施方式
实施例1
1500吨液压设备使用，硬度要求hrc50度以上柱塞。采用以下生产方法：
1)使用35号钢制作柱塞主体；
2)对柱塞主体进行除锈、去油；
3)使用预热炉对柱塞主体进行预热，预热温度为300℃，并在堆焊过程中保温；
4)对柱塞主体进行堆焊，使用2cr13不锈钢焊丝堆焊2层，总厚度为4-4.5mm，再使用4cr13不锈钢焊丝进行堆焊1层，厚度为2.5mm。焊剂为hj260，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为280-300a，电弧电压为28v，焊丝送丝速度为1.3m/min，堆焊速度为550mm/min；
5)焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能，具体为如图2所示工艺；
6)做磁粉探伤，判断是否缺陷，如有些许缺陷，则用2cr13不锈钢焊条修复打磨；如缺陷超过表面积15％，则重新加工后堆焊。
使用该生产方法生产的柱塞，堆焊的马氏体不锈钢无冷裂纹，经测试硬度达到hrc55度，综合成本显著下降，由于具有良好的可修复性，使用寿命大大延长。
实施例2
2500吨液压设备使用，硬度要求hrc50度以上柱塞。采用以下生产方法：
1)使用35号钢制作柱塞主体；
2)对柱塞主体进行除锈、去油；
3)使用预热炉对柱塞主体进行预热，预热温度为300℃，并在堆焊过程中保温；
4)对柱塞主体进行堆焊，使用2cr13不锈钢焊丝堆焊1层，厚度为2mm，再使用3cr13不锈钢焊丝进行堆焊2层，厚度为总厚度4.5mm。焊剂为hj260，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为280-300a，电弧电压为28v，焊丝送丝速度为1.4m/min，堆焊速度为600mm/min；
5)焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能，具体如图2所示工艺；
6)做磁粉探伤，判断是否缺陷，如有些许缺陷，则用2cr13不锈钢焊条修复打磨；如缺陷超过表面积15％，则重新加工后堆焊。
使用该生产方法生产的柱塞，堆焊的马氏体不锈钢无冷裂纹，经测试硬度达到hrc56度，综合成本显著下降，由于具有良好的可修复性，使用寿命大大延长。
实施例3
1500吨液压设备使用，硬度要求hrc45度的柱塞。采用以下生产方法：
1)使用35号钢制作柱塞主体；
2)对柱塞主体进行除锈、去油；
3)使用预热炉对柱塞主体进行预热，预热温度为300℃，并在堆焊过程中保温；
4)对柱塞主体进行堆焊，使用2cr13不锈钢焊丝堆焊2层，总厚度为4-4.5mm，再使用3cr13不锈钢焊丝进行堆焊1层，厚度为2.5mm。焊剂为hj260，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为280-300a，电弧电压为28v，焊丝送丝速度为1.5m/min，堆焊速度为550mm/min；
5)焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能，具体如图2所示工艺；
6)做磁粉探伤，判断是否缺陷，如有些许缺陷，则用2cr13不锈钢焊条修复打磨；如缺陷超过表面积15％，则重新加工后堆焊。
使用该生产方法生产的柱塞，堆焊的马氏体不锈钢无冷裂纹，经测试硬度达到要求，综合成本显著下降，由于具有良好的可修复性，使用寿命大大延长。
实施例4
3000吨液压设备使用，硬度要求hrc45度的柱塞。采用以下生产方法：
1)使用35号钢制作柱塞主体；
2)对柱塞主体进行除锈、去油；
3)使用预热炉对柱塞主体进行预热，预热温度为300℃，并在堆焊过程中保温；
4)对柱塞主体进行堆焊，使用2cr13不锈钢焊丝堆焊3层，总厚度为6-6.5mm，焊剂为hj107，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为280-300a，电弧电压为28v，焊丝送丝速度为1.6m/min，堆焊速度为600mm/min；
5)焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能，具体如图1所示工艺；
6)做磁粉探伤，判断是否缺陷，如有些许缺陷，则用2cr13不锈钢焊条修复打磨；如缺陷超过表面积15％，则重新加工后堆焊。
使用该生产方法生产的柱塞，堆焊的马氏体不锈钢无冷裂纹，经测试硬度达到要求，综合成本显著下降，由于具有良好的可修复性，使用寿命大大延长。