专利名称：一种修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法
技术领域：
本发明涉及机械加工领域，具体涉及修补机械零件表面损伤的方法。
背景技术：
机械在使用过程中其机械零件表面经常会出现划伤、剥落等损伤，每年都会有大量的此类零件因无法修复而报废，有时某些重要的零件表面的损伤则会造成整台机械无法使用。常用方法如电镀、喷涂等只能对工件进行较薄尺寸的修复。
发明内容
本发明的目的是提供一种修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法，该方法尤其适用于损伤深度超过3毫米的机械零件,能使修补材料与机械零件很好的结合在一起，修补后的机械零件的机械性能基本保持不变，成本低，简单易行。本发明的目的采用如下技术方案实现。一种修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法，包括如下步骤:
(1)预处理:在机械零件表面的损伤处开槽并去掉毛刺,清洗除去机械零件表面的油污，在机械零件损伤处电镀一层Ni ；
(2)浇铸:将步骤(I)处理后的机械零件预热后放入钢水砂型，用钢水浇铸损伤处，冷却至室温；
(3)热处理:将步骤(2)处理后的机械零件加热至800-850°C，用NaCl水溶液冷却，低温回火后空冷。步骤(2)所述机械零件预热温度为780 - 8200C。步骤(3)所述NaCl水溶液的质量百分浓度为8 — 12%。步骤(3)中低温回火的温度为180 - 220°C。步骤(I)采用丙酮清洗的方法除去机械零件表面的油污。有益效果:
本发明修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法尤其适用于损伤的最深处超过3毫米的机械零件，能使修补材料与机械零件很好的结合在一起，修补后的机械零件的机械性能基本保持不变，成本低，简单易行。在普通碳钢机械零件表面损伤部位开槽，去掉毛刺和丙酮清洁处理后，镀Ni，机械零件损伤部位上浇注TlO碳素工具钢所得结合面的结合强度为184MPa。预处理中镀镍一方面提高结合强度，一方面镍提供了很好的塑性。采用了较高的浇铸温度，机械零件预热温度越高，机械零件与修补材料结合的可能性就越大。采用低温回火主要是为了去除淬火应力，回火过程中马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。经过淬火和低温回火后，修补材料TlO碳素工具钢的硬度为HRC39.6，Q235，机械零件的硬度为HRC58.5。
图1是修补材料与机械零件结合面的金相图，放大倍数为500倍。
具体实施例方式实施例1
待修补机械零件的材料为Q235，其表面的损伤有划痕和沟槽，损伤的最深处为3毫米。( I)预处理:对机械零件表面的划痕和沟槽先用电动或气动的片状砂轮进行开槽，再用组锉、油石等工具修整，去掉毛刺，使沟痕与机械零件表面呈圆滑过度状态；丙酮清洗除去机械零件表面的油污；在机械零件表面的损伤处电镀一层Ni。(2)浇铸过程:将步骤(I)处理后的机械零件预热至800°C后放入钢水砂型，用TlO碳素工具钢水浇铸损伤处，冷却至室温，将浇铸处进行打磨使其形状与合格的机械零件相近；浇铸温度为1500°C。(3)热处理:将步骤(2)处理后的机械零件加热至800°C，保温时间20分钟；用质量百分浓度为10%的NaCl水溶液冷却；200°C低温回火后空冷。修补材料与机械零件结合面的金相图如图1所示。修补材料与机械零件的结合面处可以看出镀层金属将消失，故推理镀层金属在高温条件下会很快的扩散入修补材料和机械零件，形成一定的过渡层，进而加强了修补材料和机械零件的结合。修补材料TlO碳素工具钢的硬度为HRC39.6，Q235机械零件的硬度为HRC58.5。机械零件损伤部位上浇注Tio碳素工具钢所得结合面的结合强度为184MPa。实施例2
待修补机械零件的材料为Q235，其表面的损伤有划痕和沟槽，损伤的最深处为5毫米。( I)预处理:对机械零件表面的划痕和沟槽先用电动或气动的片状砂轮进性开槽，再用组锉、油石等工具修整，去掉毛刺，使沟痕与机械零件表面呈圆滑过度状态；丙酮清洗除去机械零件表面的油污；在机械零件表面的损伤处电镀一层Ni。(2)浇铸过程:将步骤(I)处理后的机械零件预热至780°C后放入钢水砂型，用TlO碳素工具钢水浇铸损伤处，冷却至室温，将浇铸处进行打磨使其形状与合格的机械零件相近；浇铸温度为1450°C。(3)热处理:将步骤(2)处理后的机械零件加热至820°C ;用质量百分浓度为8%的NaCl水溶液冷却；180°C低温回火后空冷。通过金相图来观察修补材料与机械零件结合面。修补材料与机械零件的结合面处可以看出镀层金属将消失，故推理镀层金属在高温条件下会很快的扩散入修补材料和机械零件，形成一定的过渡层，进而加强了修补材料和机械零件的结合。修补材料TlO碳素工具钢的硬度为HRC39.6，Q235机械零件的硬度为HRC58.5。实施例3
待修补机械零件的材料为Q235，其表面的损伤有划痕和沟槽，损伤的最深处为4毫米。( I)预处理:对机械零件表面的划痕和沟槽先用电动或气动的片状砂轮进性开槽，再用组锉、油石等工具修整，去掉毛刺，使沟痕与机械零件表面呈圆滑过度状态；丙酮清洗除去机械零件表面的油污；在机械零件表面的损伤处电镀一层Ni。(2)浇铸过程:将步骤(I)处理后的机械零件预热至820°C后放入钢水砂型，用TlO碳素工具钢水浇铸损伤处，冷却至室温，将浇铸处进行打磨使其形状与合格的机械零件相近；浇铸温度为1550°C。(3)热处理:将步骤(2)处理后的机械零件加热至850°C ;用质量百分浓度为12%的NaCl水溶液冷却；220°C低温回火后空冷。通过金相图来观察修补材料与机械零件结合面。修补材料与机械零件的结合面处可以看出镀层金属将消失，故推理镀层金属在高温条件下会很快的扩散入修补材料和机械零件，形成一定的过渡层，进而加强了修补材料和机械零件的结合。修补材料TlO碳素工具钢的硬度为HRC39.6，Q235机械零件的硬度为HRC58.5。
权利要求
1.一种修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)预处理:在机械零件表面的损伤处开槽并去掉毛刺,清洗除去机械零件表面的油污，在机械零件损伤处电镀一层Ni ； (2)浇铸:将步骤(I)处理后的机械零件预热后放入钢水砂型，用钢水浇铸损伤处，冷却至室温； (3)热处理:将步骤(2)处理后的机械零件加热至800-850°C，用NaCl水溶液冷却，低温回火后空冷。
2.根据权利要求1所述修补机械零件表面损伤的方法，其特征在于:步骤(2)所述机械零件预热温度为780 - 820°C。
3.根据权利要求2所述修补机械零件表面损伤的方法，其特征在于:步骤(3)所述NaCl水溶液的质量百分浓度为8 — 12%。
4.根据权利要求3所述修补机械零件表面损伤的方法，其特征在于:步骤(3)中低温回火的温度为180 - 220°C。
5.根据权利要求4所述修补机械零件表面损伤的方法，其特征在于:步骤(I)采用丙酮清洗的方法除去机械零件表面的油污。
全文摘要
本发明提供一种修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法涉及机械加工领域。该方法，包括(1)预处理在机械零件表面的损伤处开槽并去掉毛刺，清洗除去机械零件表面的油污，在机械零件损伤处电镀一层Ni；(2)浇铸将步骤(1)处理后的机械零件预热后放入钢水砂型，用钢水浇铸损伤处，冷却至室温；(3)热处理将步骤(2)处理后的机械零件加热至800-850℃，用NaCl水溶液冷却，低温回火后空冷。本发明修补普通碳钢机械零件表面损伤的方法尤其适用于损伤最深处超过3毫米的机械零件，能使修补材料与机械零件很好的结合在一起，修补后的机械零件的机械性能基本保持不变，成本低，简单易行。
文档编号B22D19/10GK103084563SQ201310060928
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者王玲, 杨春军, 于洋 申请人:南京信息工程大学