一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺的制作方法_2

文档序号:9823261阅读:来源:国知局
多的扩散于基体部分,重熔层由于合金元素成分的损失较多会造成其硬度和耐磨性能下降,另外,喷涂层重熔过程中热输入量较大,会造成涂层和基体过热严重,重熔层内部残余应力较大,基体发生的热变形严重,严重影响重熔后再制造活塞杆的尺寸精度。
[0027]同时,制备电弧喷涂层的厚度也不能太小,因为重熔过程中需要将涂层熔化并伴随有电弧吹力作用,重熔层厚度略薄于原始喷涂层的厚度,很难保证再经过后期磨削加工可以到达活塞杆的标准使用尺寸,要保证活塞杆具有较好的服役性能,必须保证适宜的涂层厚度。
[0028]因此,本发明涉及制备电弧喷涂层厚度约400?500μπι。
[0029]所述的步骤(3)中的焊枪与工件的距离为3?5mm,保护气体为氩气,流量为6?10L/mino
[0030]所述的步骤(3)中重熔工艺参数为:电弧电流60?80A,移动速度1.5?2.5mm/s,离子气流量3?5L/min,搭接率30%?50%。根据正交试验优化,可以得到最理想的重熔工艺参数为:电弧电流80A,移动速度2mm/s,离子气流量为3L/min,搭接率为30%。
[0031]重熔工艺过程:活塞杆等离子重熔层的制备:使用电弧电流80A、移动速度2mm/s和离子气流量8L/min对活塞杆的高速电弧喷涂层进行等离子重熔处理,得到活塞杆等离子重fe层。
[0032]本发明的有益效果为:
[0033](I)重熔后涂层组织致密,减少了孔隙率和裂纹,导致了晶粒细化,提高了重熔层的力学性能。同时由线扫面EDS能谱分析得到重熔层元素分布均匀,重熔层合金元素扩散到基体当中,重熔层与基体呈冶金结合,增大了重熔层与基体的结合强度。
[0034](2)制备的重熔层组织致密,孔隙率低于10%,平均结合强度高达52MPa,涂层中弥散分布有高硬度的Fe-Al金属间化合物、Cr0.1gFe0.1N1.η固溶体和(Fe,Cr )3C碳化物,使得涂层具有较高的显微硬度(约620HV0.0。
[0035](3)重熔层磨损表面比较平整光滑,产生磨肩较少,说明重熔后涂层的抗磨粒磨损能力大幅高。重熔层形成了“硬质相+软基体”的组织结构,使得在摩擦过程中具有优异的耐磨性能。
【附图说明】
[0036]图1为活塞杆喷涂路径规划示意图
[0037]图2a为活塞杆喷涂再制造后实物图
[0038]图2b为活塞杆喷涂层重熔后实物图
[0039]图3为重熔层的SEM形貌图。
[0040]图4为重熔层底部结合界面组织面扫描能谱图
[0041]图5为喷涂层和重熔层的硬度分布图
[0042]图6为不同涂层的摩擦系数变化曲线图
【具体实施方式】
[0043]本实例是对活塞杆按照如上所述的工艺进行再制造,离子气均采用氩气。
[0044]实施例一:
[0045]其具体实施步骤为:
[0046](I)活塞杆自动化喷涂程序编写:首先采用离线编程在控制器上进行喷涂程序的编写。根据工件的尺寸,在活塞杆长度方向上等距离1mm间隔划分出关键点,将机器人调节到示教工作模式下,调整喷枪将其移至活塞杆表面开始喷涂点,记存第一点位置,设定喷枪移动速度为80mm/s,工件旋转速度为12rad/s,活塞杆旋转15°,喷枪移至第二关键点,依次记存并编写所有程序,当编写完最后一点时,将活塞杆旋转至初始位置,喷枪抬高并离开活塞杆待喷表面,将编写程序存入Μ0Τ0ΜΑΝ机器人控制系统。
[0047](2)喷涂前先对活塞杆表面进行表面除油、除锈清洗,随后进行喷砂粗化处理,喷砂选择46目的棕刚玉砂粒,喷砂距离为150mm,喷砂角度为90°,喷砂后基体表面粗糙度为
0.3。
[0048](3)活塞杆喷涂路径规划:在经过喷砂处理后活塞杆的横向长度方向均分出间隔为1mm的节点,依次按照这些节点位置,在圆周方向上划分出等分圆环,该路径的特点在于喷涂过程中,喷枪与基体表面保持垂直姿态不动,活塞杆在工装的夹持下顺时针旋转运动,活塞杆旋转一周,喷涂一道,活塞杆再逆时针旋转一周,喷涂第二道,依次活塞杆不断地顺时针和逆时针旋转,完成整个表面的一遍喷涂,采用的喷涂材料为FeNiCrAl系列喷涂丝材。丝材化学组成为(::0.6%,祖:10%,0:12%,厶1:11%,8:2%,51:2%,1^:0.6%,其中混合Re由质量百分含量为27 %的1^; 50 %的Ce; 17 %的Nb和6 %的Pu组成,余量为Fe。工艺参数为喷涂电流200A,喷涂电压34V,喷涂距离160mm对其进行高速电弧喷涂,共喷涂35遍,涂层厚度约 400μηι。
[0049](4)在保护气环境中,采用直接正接法对喷涂层进行等离子重熔工艺;焊枪与工件的距离为3mm,保护气体为氩气,流量为10L/min,喷涂后活塞杆等离子重熔层的制备:使用电弧电流80A、移动速度2mm/s和离子气流量3L/min对活塞杆的高速电弧喷涂层进行等离子重熔处理,得到活塞杆等离子重熔层,重熔层厚度约350μπι。
[0050](5)制备的重熔层组织致密,平均结合强度高达52MPa,涂层中弥散分布有高硬度的Fe-Al金属间化合物、Cr0.^FeuN1.n固溶体和(Fe,Cr)3C碳化物,使得涂层具有较高的显微硬度(约620HV0.0。
[0051]实施例二:
[0052]其具体实施步骤为:
[0053](I)活塞杆自动化喷涂程序编写:首先采用离线编程在控制器上进行喷涂程序的编写。根据工件的尺寸,在活塞杆长度方向上等距离1mm间隔划分出关键点,将机器人调节到示教工作模式下,调整喷枪将其移至活塞杆表面开始喷涂点,记存第一点位置,设定喷枪移动速度为90mm/s,工件旋转速度为13rad/s,活塞杆旋转15°,喷枪移至第二关键点,依次记存并编写所有程序,当编写完最后一点时,将活塞杆旋转至初始位置,喷枪抬高并离开活塞杆待喷表面,将编写程序存入MOTOMAN机器人控制系统。
[0054](2)喷涂前先对活塞杆表面进行表面除油、除锈清洗,随后进行喷砂粗化处理,喷砂选择46目的棕刚玉砂粒,喷砂距离为150mm,喷砂角度为90°,喷砂后基体表面粗糙度为0.37ο
[0055](3)活塞杆喷涂路径规划:在经过喷砂处理后活塞杆的横向长度方向均分出间隔为1mm的节点,依次按照这些节点位置,在圆周方向上划分出等分圆环,该路径的特点在于喷涂过程中,喷枪与基体表面保持垂直姿态不动,活塞杆在工装的夹持下顺时针旋转运动,活塞杆旋转一周,喷涂一道,活塞杆再逆时针旋转一周,喷涂第二道,依次活塞杆不断地顺时针和逆时针旋转,完成整个表面的一遍喷涂,采用的喷涂材料为FeNiCrAl系列喷涂丝材。丝材化学组成为(::0.8%,祖:10%,0:12%,厶1:12%,8:2.3%,51:2.1%,1^:0.6%,其中混合Re由质量百分含量为28%的La; 52%的Ce; 14%的Nb和6%的Pu组成,余量为Fe。工艺参数为喷涂电流160Α,喷涂电压36V,喷涂距离170mm对其进行高速电弧喷涂,共喷涂40遍,涂层厚度约420μπι。
[0056](4)在保护气环境中,采用直接正接法对喷涂层进行等离子重熔工艺;焊枪与工件的距离为3mm,保护气体为氩气,流量为10L/min,喷涂后活塞杆等离子重熔层的制备:使用电弧电流60A、移动速度1.5mm/s和离子气流量3L/min对活塞杆的高速电弧喷涂层进行等离子重熔处理,得到活塞杆等离子重熔层,重熔层厚度约360μπι。
[0057](5)制备的重熔层组织致密,平均结合强度高达55MPa,涂层中弥散分布有高硬度的Fe-Al金属间化合物、Cr0.^FeuN1.n固溶体和(Fe,Cr)3C碳化物,使得涂层具有较高的显微硬度(约620HV0.0。
[0058]实施例三:
[0059]其具体实施步骤为:
[0060](I)
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