感应预热熔涂薄层工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了本发明涉及一种感应预热熔涂薄层工艺，包括以下步骤：旧件清洗洁净化、可再制造特征判断及等级分类、活塞杆旧件粗加工、感应预热熔涂耐磨防腐涂层、后续精加工、质检入库。本发明将感应预热熔涂引入旧件再制造，既克服传统修复工艺加工次数有限、粗糙度差、效果差的缺陷，又克服了激光熔覆再制造工艺的高成本、低效率、易受热变形的问题，既达到了再制造活塞杆的高性能高品质，又实现再制造过程的高速高效、高成品率、自动控制、低生产成本，显著延长了再制造活塞杆的使用寿命，整个再制造过程，无污染，绿色环保。
【专利说明】感应预热熔涂薄层工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面强化【技术领域】，具体地说涉及一种替代镀铬的感应预热熔涂薄层工艺。
【背景技术】
[0002]电镀铬是一种传统的表面电镀技术，已经应用长达70多年之久。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮，并且工艺相对比较简单，成本较低。长期以来，铬镀层除了作为装饰涂层外，还广泛地应用作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。电镀硬铬镀层技术常常用来修复破损部件。然而，电镀硬铬工艺会导致严重的环境问题。导致环境问题的不是铬本身，而是镀铬过程。铬是不活泼的元素，可以安全地用于日常用品乃至人工关节等。主要问题是镀铬工艺使用的铬酸溶液，产生含C r (VI)酸雾和废水。因此，各国对镀铬工艺的限制将会越来越严。比如，美国将现行的六价铬的空气排放标准从0.1 m g / m 3降低到0.0050~0.0005 m g / m 3。而据美国海军部门估计，单是美国海军在实施该标准后需要2200万 美元一次性投资用于更新设备等，而以后每年就要花费4600万美元作为收集、处理等的费用。另外，电镀硬铬镀层还有其他一些缺点:(1)电镀硬铬镀层的硬度一般为H V800~900，远不及一些陶瓷和金属陶瓷材料的硬度高和耐磨性好。(2)镀铬层内存在微裂纹，不可避免地会产生穿透性裂纹，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落。(3)电镀工艺沉积速度慢(约25 μ m / h )，镀0.2~0.3 mm厚的镀层往往需要2~3个班的时间，也不利于厚镀层的应用。因此，人们一直努力寻找替代电镀硬铬的涂层工艺。
[0003]热喷涂是一种表面强化技术，是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术，但目前热喷涂尚未用于制备小于0.15mm厚度的涂层强化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种替代镀铬的感应预热熔涂薄层工艺，在零件表面涂覆一种与镀铬层厚度相当的薄涂层，旨在使其防腐及硬度性能优于传统镀铬，表面熔涂层结合强度大于300MPa，显微硬度大于HV1000，在使用过程中不易产生剥落或划伤失效，使用寿命高于传统镀铬的3倍以上，生产过程中无废液、废水污染，绿色环保，实现绿色表面强化。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种感应预热熔涂薄层工艺，其工艺步骤如下:
I)、旧件清洗洁净化，根据可再制造特征判断及等级分类:对支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件进行清洗，除去表面的附着物、油污及氧化层，使旧件表面洁净化无锈蚀、无油污；利用量规量具或智能磁记忆金属诊断仪或应力检测仪无损检测手段对活塞杆旧件进行无损探伤检测，进行可再制造特征判断，进行可再制造等级分类；
2)、前期加工，机械粗加工，使工件单边加工尺寸与工件最大磨损或划伤深度的差为±0.08 ~0.15mm ;
3)、除油除锈粗糙化处理，选用细砂对喷方式对工件进行除油除锈粗糙化处理；
4)、火焰喷涂制备薄涂层，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备薄涂层，所述薄涂层厚度为0.08~0.15mm ;所选用的喷涂材料为镍基自熔性合金粉末，其中铁的重量百分比小于5%，粉末粒度为150~325目；
5)、将涂覆好薄涂层的工件夹装定位于感应预热重熔机床上，并调整感应器位置，使感应器线圈内圆距离工件的距离为5~7mm,与工件的同心度< 0.05mm ；
6)、采用感应预热装置，对工件进行整体初步预热，使工件涂层部位表面预热温度达300度~400度；
7)、边加热边重熔，采用感应预热装置对重熔工件前端部位进行加热，使重熔工件表面预热温度达700~800度，同时利用感应重熔装备对重熔工件进行重熔，所述重熔温度为1020 ~1050 ；
8)、后期冷却，重熔后，工件冷却至室温；
9)、磨抛加工达到规定的尺寸与精度、表面粗糙度。
[0006]进一步，在步骤3中，所述细砂的颗粒粒度为60~100目。
[0007]进一步，在步骤8中，对于圆形工件，采用旋转冷却；对于平面工件，采用水平放置冷却。
[0008]进一步,在步骤9中，所述磨抛加工可选择磨床或砂带抛光机或金刚石砂带抛光机；磨床所采用的砂轮为金刚石砂轮，目数为180-800目，或为绿碳砂轮，目数为60-80目；金刚石砂带抛光机的砂带目数为800-1500目。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
感应预热熔涂薄层工艺针对损坏的支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件，在可再制造特征判断及等级分类的基础上，将感应预热熔涂技术用于活塞杆旧件的再制造，既克服传统修复工艺加工次数有限、粗糙度差、效果差的缺陷，又克服了激光熔覆再制造工艺的高成本、低效率、易受热变形的问题。该发明提供的工艺表，旧件表面与熔涂层结合强度大于300MPa，显微硬度大于HV1000，在使用过程中不易产生剥落或划伤失效，且使用寿命高于镀铬层的3倍以上；基体受热小、涂层充分熔制，所形成的涂层的均匀性远优于激光熔涂，其所需要的材料成本和能耗远低于激光熔涂，生产效率远高于激光熔涂，既达到了再制造活塞杆的闻性能闻品质，又实现再制造过程的闻速闻效、闻成品率、自动控制、低生广成本，显著延长了再制造活塞杆的使用寿命，整个再制造过程，无污染，绿色环保。
【具体实施方式】
[0010]下面结合具体的实施方式对本发明作进一步地说明。
[0011]实施例一:
1)、选择直径为140mm的支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件，利用超声波将该活塞杆旧件进行清洗，除去表面的附着物、油污及氧化层，使旧件表面洁净化。
[0012]2)、根据旧件的可再制造特征判断及等级分类:利用量规量具、智能磁记忆金属诊断仪、应力检测仪等无损检测手段对活塞杆旧件进行无损探伤检测，发现该活塞杆旧件属于磨损和划伤失效，最大磨损及划伤深度为0.25mm。
[0013]3)、活塞杆旧件粗加工。该旧件通过磨削，外径尺寸为139.6mm，粗糙度为Ra0.8。
[0014]4)、采用感应预热熔涂工艺对活塞杆旧件表面涂覆耐磨防腐涂层。该工艺过程主要包括:
(A)、对非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏，以及保护非喷涂部位免喷涂层。
[0015](B)、选用60~80目的细砂，采用对喷方式对待涂覆部位进行喷砂粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求。
[0016](C)、采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备涂层，所选用的喷涂材料为镍基自熔性合金粉末，其中铁的重量百分比小于5%，粉末粒度为150~250目；所述薄涂层厚度为 0.08mm。
[0017](D)、将活塞杆夹装定位于感应预热重熔机床上，并调整使感应器线圈内圆距离工件的距离为5mm，同心度为0.03，感应器与活塞杆表面，达到感应预热重熔要求。
[0018](E)、采用感应预热装置，对活塞杆进行整体初步预热，活塞杆表面预热温度达300度。预热时，活塞杆旋转速度在13r/min之间。
[0019](F)、边加热边重熔。采用感应预热装置对重熔前端部位进行加热，使活塞杆表面预热温度达700度，同时利用智能温控式感应重熔装备对活塞杆进行重熔，重熔温度控制在1020度，重熔功率及感应器行走速度自动跟踪适应温度要求，以确定重熔温度在某一温度。重熔时工件保持原有速度。
[0020](G)、旋转冷却。重熔后的活塞杆在重熔机床上旋转保温冷却至300度以下。将活塞杆取下，并垂直放置，防止活塞杆弯曲变形。
[0021]5)、后续精加工。采用车床及磨床对感应预热熔涂后的活塞杆进行后续精加工，达到规定的尺寸及精度、粗糙度等技术要求；磨床所采用的砂轮为金刚石砂轮，目数为180^800目，或为绿碳砂轮，目数为60-80目。
[0022]6)、质检入库。对再制造的活塞杆进行质检入库，达到规定的技术要求后方可入库。
[0023]实施例二:
I)、选择直径为160mm的支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件，利用超声波将该活塞杆旧件进行清洗，除去表面的附着物、油污及氧化层，使旧件表面洁净化。
[0024]2)、可再制造特征判断及等级分类:利用量规量具、智能磁记忆金属诊断仪、应力检测仪等无损检测手段对活塞杆旧件进行无损探伤检测，发现该活塞杆旧件属于磨损和划伤失效，最大磨损及划伤深度为0.35mm。
[0025]3)、活塞杆旧件粗加工。该旧件通过磨削，外径尺寸为139.2mm，粗糙度为Ra0.8。
[0026]4)、采用感应预热熔涂工艺对活塞杆旧件表面涂覆耐磨防腐涂层。该工艺过程主要包括:
(A)、对非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏，以及保护非喷涂部位免喷涂层。
[0027](B)、选用70~90目的细砂，采用对喷方式对待涂覆部位进行喷砂粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求。
[0028](C)、火焰喷涂制备薄涂层，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备薄涂层，所述薄涂层厚度为0.15mm ;所选用的喷涂材料为镍基自熔性合金粉末，其中铁的重量百分比小于5%，粉末粒度为200~300目。
[0029](D)、将活塞杆夹装定位于感应预热重熔机床上，并调整感应器位置，使感应器线圈内圆距离工件的距离为7mm,与工件的同心度0.05mm。
[0030](E)、采用感应预热装置，对活塞杆进行整体预热，活塞杆表面预热温度达400度。预热时，活塞杆旋转速度在18r/min之间。
[0031](F)、边加热边重熔。采用感应预热装置对重熔前端部位进行加热，使活塞杆表面预热温度达750度，同时利用智能温控式感应重熔装备对活塞杆进行重熔，重熔温度控制在1030，重熔用感应器行走速度适应温度，以确定重熔温度在某一温度。重熔时工件保持原有速度。
[0032](G)、旋转冷却。重熔后的活塞杆在重熔机床上旋转保温冷却至300度以下。将活塞杆取下 ，并垂直放置，防止活塞杆弯曲变形。
[0033]5)、后续精加工。采用砂带抛光机对感应预热熔涂后的活塞杆进行后续精加工，达到规定的尺寸及精度、粗糙度等技术要求；砂带目数为800-1500目。
[0034]6)、质检入库。对再制造的活塞杆进行质检入库，达到规定的技术要求后方可入库。
[0035]实施例三、
I)、选择直径为260mm的支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件利用超声波将该活塞杆旧件进行清洗，除去表面的附着物、油污及氧化层，使旧件表面洁净化。
[0036]2)、可再制造特征判断及等级分类:利用量规量具、智能磁记忆金属诊断仪、应力检测仪等无损检测手段对活塞杆旧件进行无损探伤检测，发现该活塞杆旧件属于磨损和划伤失效，最大磨损及划伤深度为0.20mm。
[0037]3)、活塞杆旧件粗加工。该旧件通过磨削，外径尺寸为139.5mm，粗糙度为Ra0.8。
[0038]4)、采用感应预热熔涂工艺对活塞杆旧件表面涂覆耐磨防腐涂层。该工艺过程主要包括:
(A)、对非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏，以及保护非喷涂部位免喷涂层。
[0039](B)、选用80~100目的细砂，采用对喷方式对待涂覆部位进行喷砂粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求。
[0040](C)、火焰喷涂制备薄涂层，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备薄涂层，所述薄涂层厚度为0.1Omm ;所选用的喷涂材料为镍基自熔性合金粉末，其中铁的重量百分比小于5%，粉末粒度为250~325目；
(D)、将活塞杆夹装定位于感应预热重熔机床上，并调整感应器位置，使感应器线圈内圆距离工件的距离为6mm,与工件的同心度0.04mm ；
(E)、采用感应预热装置，对活塞杆进行整体预热，活塞杆表面预热温度达400度。预热时，活塞杆旋转速度在18r/min之间。
[0041](F)、边加热边重熔。采用感应预热装置对重熔前端部位进行加热，使活塞杆表面预热温度达800度，同时利用智能温控式感应重熔装备对活塞杆进行重熔，重熔温度控制在1030度，重熔用感应器行走速度适应温度，以确定重熔温度在某一温度。重熔时工件保持原有速度。
[0042](G)、旋转冷却。重熔后的活塞杆在重熔机床上旋转保温冷却至300度以下。将活塞杆取下，并垂直放置，防止活塞杆弯曲变形。
[0043]5)、后续精加工。采用金刚石砂带抛光机对感应预热熔涂后的活塞杆进行后续精加工，达到规定的尺寸及精度、粗糙度等技术要求；金刚石砂带抛光机的砂带目数为800~1500 目。
[0044]6)、质检入库。对再制造的活塞杆进行质检入库，达到规定的技术要求后方可入库。
[0045]以上所述仅是本发明较佳的几种实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不 脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种感应预热熔涂薄层工艺，其特征在于:其工艺步骤如下: 1)、旧件清洗洁净化，根据可再制造特征判断及等级分类:对支撑式煤矿液压支架活塞杆旧件进行清洗，除去表面的附着物、油污及氧化层，使旧件表面洁净化无锈蚀、无油污； 利用量规量具或智能磁记忆金属诊断仪或应力检测仪无损检测手段对活塞杆旧件进行无损探伤检测，进行可再制造特征判断，进行可再制造等级分类； 2)、前期加工，机械粗加工，使工件单边加工尺寸与工件最大磨损或划伤深度的差为±0.08 ~0.15mm ; 3)、除油除锈粗糙化处理，选用细砂对喷方式对工件进行除油除锈粗糙化处理； 4)、火焰喷涂制备薄涂层，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备薄涂层，所述薄涂层厚度为0.08~0.15mm ;所选用的喷涂材料为镍基自熔性合金粉末，其中铁的重量百分比小于5%，粉末粒度为150~325目； 5 )、将涂覆好薄涂层的工件夹装定位于感应预热重熔机床上，并调整感应器位置，使感应器线圈内圆距离工件的距离为5~7mm,与工件的同心度< 0.05mm ； 6)、采用感应预热装置，对工件进行整体初步预热，使工件涂层部位表面预热温度达300度~400度； 7)、边加热边重熔，采用感应预热装置对重熔工件前端部位进行加热，使重熔工件表面预热温度达700~800度，同时利用感应重熔装备对重熔工件进行重熔，所述重熔温度为1020 ~1050 ； 8)、后期冷却，重熔后，工件冷却至室温； 9)、磨抛加工达到规定的尺寸与精度、表面粗糙度。
2.根据权利要求1所述的感应预热熔涂薄层工艺，其特征在于:在步骤3中，所述细砂的颗粒粒度为60~100目。
3.根据权利要求1或2所述的感应预热熔涂薄层工艺，其特征在于:在步骤8中，对于圆形工件，采用旋转冷却；对于平面工件，采用水平放置冷却。
4.根据权利要求3所述的感应预热熔涂薄层工艺，其特征在于:在步骤9中，所述磨抛加工可选择磨床或砂带抛光机或金刚石砂带抛光机；磨床所采用的砂轮为金刚石砂轮，目数为180-800目，或为绿碳砂轮，目数为60-80目；金刚石砂带抛光机的砂带目数为800~1500 目。
【文档编号】C23C4/18GK103911579SQ201410125707
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】翟长生 申请人:焦作市华科液压机械制造有限公司