一种环模的修复方法
【专利摘要】一种环模的修复方法，首先测量环模磨损尺寸，然后再去除环模内表面疲劳层；将环模内表面模孔添加棒料进行堆焊，堆焊后进行车削加工；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末充分混合；采用同轴送粉方法，通过大功率半导体激光器扫描，将合金粉末熔覆在环模内表面的堆焊层上；对熔覆后的环模进行热处理；对冷却后的环模进行机械加工，获得尺寸、形状及精度均得到标准的环模。本发明工艺简单、可控性强、能源消耗少，实现了磨损后环模的修复，并且修复后的环模性能良好，使用寿命长。
【专利说明】[0001]
【技术领域】本发明涉及一种模具的修复方法，特别是一种制粒机用环模的修复方 法。 一种环模的修复方法
【背景技术】 [0002] 环模制粒机因其所制颗粒品质好、生产效率高等优点，在饲料工业、生 物能源产业等相关领域得到广泛应用。目前，我国环模制粒机依然存在稳定性差、使用寿命 短、能耗高等不足，严重制约了该产业的发展。因此开展高稳定、低能耗环模制粒关键技术 的研究对于提升我国制粒机产品设计水平，增强制粒机产品的国际竞争力，进而促进饲料 工业与生物能源颗粒领域的发展具有重要的理论意义与实用价值。
[0003] 目前，国内外尚未出现对失效后的环模进行修复的技术方法。针对如何提高环模 寿命问题，国内外开展的研究工作，主要集中在材料冶炼过程中合金化学成分配比、热处理 工艺以及优化机械结构等方面，但是由于环模母材的价格、耐磨性及韧性等指标难以兼顾， 不具备良好的适应性。所以，对环模进行修复再制造，是提高环模使用寿命，保证企业正常 生产，进而提高经济效益的重要途径。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种工艺简单，可控性强，能源消耗少，成本 低，对环境污染小，不仅使环模可连续使用，而且性能更好、使用寿命长的环模的修复方法。 本发明主要是利用激光熔覆对环模模孔进行修复。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] (1)对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部位 及其磨损量；根据检测结果，去除环模的磨损疲劳层，去掉1?4_，以出现新的加工面。
[0007] (2)将环模内表面模孔加入棒料，再进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完 成后，对堆焊层进行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留1?4mm的激光熔覆余 量。
[0008] (3)采用磁粉探伤和超声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷。
[0009] (4)将100-320目Ni55粉末与1200?1600目纳米WC粉末按比例进行混合，其 中Ni55粉末占总质量的97%?99%，纳米WC粉末占总质量的1 %?3% ;制备时，将按比 例配制好的Ni55粉末和纳米WC粉末放入机械式混粉器中，混合1?2小时，制得Ni55与 纳米WC合金粉末。
[0010] (5)将环模固定在激光加工机床上，采用半导体激光器扫描，设定激光器熔覆工艺 参数为：功率？ = 800?38001、矩形光斑2父8_、搭接率10?50%、扫描速度￥=100? 720mm/min，对待修复表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆；送粉速度为150?200g/min， 将Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆熔覆3?5层，合金熔覆层厚度达到3?5mm。
[0011] (6)对激光熔覆后的环模进行去应力退火，温度为300?500°C，保温2?4小时， 然后随炉缓冷。
[0012] (7)按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的环模进行机械加工。
[0013] (8)对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有影响环模机械性能的缺陷，保 证环模的尺寸、形状、精度及表面质量均得到合格标准。
[0014] 本发明通过纳米WC作为增强相，可使得熔覆层内部颗粒结合紧密，致密性提高。 另外纳米WC颗粒表面平滑，在摩擦副接触表面起"微滚针"的作用，将部分滑动摩擦转变为 滚动摩擦，有利于降低摩擦系数从而使得环模具有高寿命、高耐磨性、高强度等优异综合特 性。
[0015] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0016] 1、工艺简单，可控性强，成本低，适合大规模生产；
[0017] 2、修复的制粒机环模工作表面合金层中弥散着大量的纳米WC颗粒增强相，具有 理想的硬度及耐磨损性能，其使用寿命相比通过渗碳工艺获得的制粒机环模寿命提高3倍 以上，具有突出的经济效益和社会效益；
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为修复前的制粒机环模示意图。
[0019] 图2为本发明修复后的制粒机环模示意图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模1 (如图 1所示）磨损部位及其磨损量，单边磨损量达到了 4mm ;根据检测结果，再去除环模的磨损 疲劳层1mm ;将环模内表面模孔中添加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆 焊完成后，对堆焊层2(如图2所示）进行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留 2mm的激光熔覆余量；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷；将 100-320目的Ni55粉末与1200-1600目的纳米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合 2小时，其中Ni55粉末占总质量的97 %，纳米WC粉末占总质量的3 % ;将环模固定在激光 加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导体激光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 20001、矩形光斑2父8_、搭接率30%、扫描速度￥ = 300臟/1^11;送粉速度为18(^/1^11，将 Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆3层，合金熔覆层3 (如图2所示）厚度达到3mm ; 对激光熔覆后的环模进行去应力退火，温度为480°C，保温2小时，然后随炉缓冷；按照图纸 及有关技术要求对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测 是否有影响环模机械性能的缺陷。对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量 是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
[0022] 实施例2
[0023] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部 位及其磨损量，单边磨损量达到了 4mm ;根据检测结果，再去除环模的磨损疲劳层2mm ;将环 模内表面模孔加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完成后，对堆焊层进 行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留3mm的激光熔覆余量；采用磁粉探伤和超 声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷；将100-320目的Ni55粉末与1200-1600目 的纳米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合2小时，其中Ni55粉末占总质量的98%，纳 米WC粉末占总质量的2 % ;将环模固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导体 激光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 2500W、矩形光斑2 X 8mm、搭接率20 %、扫描速 度V = 400mm/min ;对环模内表面采用同轴送粉方法进行激光烙覆，送粉速度为150g/min, 将Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆4层，合金熔覆层厚度达到4mm ;对激光熔覆后 的环模进行去应力退火，温度为380°C，保温3小时，然后随炉缓冷；按照图纸及有关技术要 求对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有影响环 模机械性能的缺陷；对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检 验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
[0024] 实施例3
[0025] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部 位及其磨损量，单边磨损量达到了 3. 5mm ;根据检测结果，再去除环模的磨损疲劳层2mm ;将 环模内表面模孔加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完成后，对堆焊层 进行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留2mm的激光熔覆余量；采用磁粉探伤和 超声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷；将100-320目的Ni55粉末与1200-1600 目的纳米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合2小时，其中Ni55粉末占总质量的99%， 纳米WC粉末占总质量的1 % ;将环模固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导 体激光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 3000W、矩形光斑2X8mm、搭接率10%、扫 描速度V = 500mm/min ;对环模内表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为200g/ min，将Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆3层，合金熔覆层厚度达到3mm ;对激光熔 覆后的环模进行去应力退火，温度为300°C，保温4小时，然后随炉缓冷；按照图纸及有关 技术要求对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有 影响环模机械性能的缺陷；对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合 格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
[0026] 实施例4
[0027] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部 位及其磨损量，单边磨损量达到了 4mm ;根据检测结果，再去除环模的磨损疲劳层3mm ;将环 模内表面模孔加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完成后，对堆焊层进 行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留4mm的熔覆余量；采用磁粉探伤和超声波 探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷；将100-320目的Ni55粉末与1200-1600目的纳 米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合2小时，其中Ni55粉末占总质量的97%，纳米 WC粉末占总质量的3 % ;将环模固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导体激 光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 2000W、矩形光斑2X8mm、搭接率50%、扫描速 度V = 300mm/min ;对环模内表面采用同轴送粉方法进行激光烙覆，送粉速度为180g/min, 将Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆5层，合金熔覆层厚度达到5mm ;对激光熔覆后 的环模进行去应力退火，温度为400°C，保温2小时，然后随炉缓冷；按照图纸及有关技术要 求对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有影响环 模机械性能的缺陷；对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检 验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
[0028] 实施例5
[0029] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部 位及其磨损量，单边磨损量达到了 5mm ;根据检测结果，再去除环模的磨损疲劳层2mm ;将环 模内表面模孔加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完成后，对堆焊层进 行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留4mm的激光熔覆余量；采用磁粉探伤和超 声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷；将100-320目的Ni55粉末与1200-1600目 的纳米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合1. 5小时，其中Ni55粉末占总质量的98%， 纳米WC粉末占总质量的2 % ;将环模固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导 体激光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 3800W、矩形光斑2X8mm、搭接率20%、扫 描速度V = 720mm/min ;对环模内表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为200g/ min，将Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆5层，合金熔覆层厚度达到5mm ;对激光熔 覆后的环模进行去应力退火，温度为500°C，保温2小时，然后随炉缓冷；按照图纸及有关 技术要求对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有 影响环模机械性能的缺陷；对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合 格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
[0030] 实施例6
[0031] 首先对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部 位及其磨损量，单边磨损量达到了 2. 5mm ;根据检测结果，去除环模的磨损疲劳层3mm ;将环 模内表面模孔加棒料，然后进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条；堆焊完成后，对堆焊层进 行车削处理，得到不含模孔的堆焊层，预留4mm的激光熔覆余量；采用磁粉探伤和超声波探 伤，确保去环模堆焊层无表面和内部缺陷；将100-320目的Ni55粉末与1200-1600目的纳 米WC粉末按比例放入机械式混粉器中混合1小时，其中Ni55粉末占总质量的99%，纳米 WC粉末占总质量的1% ;将环模固定在激光加工机床上，采用同轴送粉方法，通过半导体激 光器对环模内表面进行激光熔覆，功率P = 800W、矩形光斑2X8mm、搭接率30%、扫描速度 V = 100mm/min ;对环模内表面采用同轴送粉方法进行激光烙覆，送粉速度为150g/min，将 Ni55与纳米WC合金粉末在环模表面熔覆5层，合金熔覆层厚度达到5mm ;对激光熔覆后的 环模进行去应力退火，温度为300°C，保温4小时，然后随炉缓冷；按照图纸及有关技术要求 对冷却后的环模进行机械加工；对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有影响环模 机械性能的缺陷；对环模加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验 合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。
【权利要求】
1. 一种环模的修复方法，其特征在于： (1) 对环模制粒机设备进行解体拆卸，清洗，打标识，检测尺寸，确定环模磨损部位及其 磨损量；根据检测结果，去除环模的磨损疲劳层； (2) 将环模内表面模孔加入棒料，再进行堆焊，堆焊材料为普通碳钢焊条，堆焊完成后， 对堆焊层进行车削处理，得到不含孔洞等缺陷的堆焊层，预留1?4mm的激光熔覆余量； (3) 采用磁粉探伤和超声波探伤，确保环模堆焊层无表面和内部缺陷； (4) 将按比例配制好的Ni55粉末和纳米WC粉末放入机械式混粉器中混合，制得Ni55 与纳米WC合金粉末； (5) 将环模固定在激光加工机床上，采用半导体激光器扫描，设定激光器熔覆工艺参 数，对待修复表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150?200g/min，将Ni55与 纳米WC合金粉末在环模表面熔覆3?5层，合金熔覆层厚度达到3?5mm ; (6) 对激光熔覆后的环模进行去应力退火，温度为300?500°C，保温2?4小时，然后 随炉缓冷； (7) 按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的环模进行机械加工； (8) 对加工后的环模进行表面着色探伤，检测是否有影响环模机械性能的缺陷，保证环 模的尺寸、形状、精度及表面质量均得到合格标准。
2. 根据权利要求1所述的环模的修复方法，其特征在于：激光器熔覆工艺参数为：功率 ? = 800?38001、矩形光斑2父8111111、搭接率10?50%、扫描速度￥=100?720臟/11^11。
3. 根据权利要求1或2所述的环模的修复方法，其特征在于：将100-320目Ni55粉末 与1200?1600目纳米WC粉末按比例进行混合，其中Ni55粉末占总质量的97 %?99%， 纳米WC粉末占总质量的1 %?3%。
4. 根据权利要求3所述的环模的修复方法，其特征在于：将按比例配制好的Ni55粉末 和纳米WC粉末放入机械式混粉器中混合1?2小时。
5. 根据权利要求4所述的环模的修复方法，其特征在于：去除环模的磨损疲劳层，去掉 1?4mm,以出现新的加工面。
【文档编号】C23C24/10GK104084748SQ201410261064
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】张云江, 杨帆 申请人:唐山市丰南区天泽科技有限公司