一种液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法

一种液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法
【专利摘要】本发明提出一种煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面的修复再制造方法，针对煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面损伤失效后的再制造，结合长期实践创新设计出一种采用特定金属粉末配比的金属丝材作为粉芯丝材即由不锈钢箔层包裹主要成分为Cr、Ni和Fe的金属粉末构成，并创新的基于电弧热喷涂的工艺方法进行表面的修复再制造，使得表面修复层的耐腐蚀性能及硬度与表面激光熔敷技术相当的前提下，同时兼顾了良好的经济适用性及实际的生产效率，并完全能够替代现有电镀技术，在煤矿用液压支架油缸中活塞杆及中级缸的修复利用中具有广阔的推广使用前景。
【专利说明】一种液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及设备的修复再制造【技术领域】，更具体的涉及液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法。

【背景技术】
[0002]活塞杆和中级缸都属于液压缸的重要部件，其中活塞杆属于单级和多级液压缸中的必要部件，通常采用45#钢或27simn合金钢做成实心杆结构，而中级缸则应用于多级液压缸系统中，通常采用45#钢或27simn合金钢做成空心管结构，在中级缸的空心结构中伸缩有活塞杆，同时中级缸自身又伸缩于更大直径的外部油缸缸体内。因此活塞杆表面、中级缸的外表面必须要具有很高的光洁度，如果活塞杆的表面出现腐蚀、划痕等损伤或者变形，整个活塞杆可能因无法自如的伸缩于油缸缸体内而无法被继续使用，同理当中级缸的外表面出现腐蚀、划痕等损伤或者变形时，中级缸本身也无法伸缩于外部油缸缸体内，进而会使得整个液压油缸系统无法使用。在煤矿中广泛使用的液压支架，其支撑强度较大，而且液压缸活塞杆及中级缸外表面在矿井工作面下的酸性腐蚀气氛中使用6个月左右，往往会产生表面层腐蚀脱落、表面严重划痕及活塞杆、中级缸的压应力弯曲等问题，造成液压缸活塞杆表面及多级液压油缸中的中级缸外表面出现严重的损伤，进而可能会造成液压油缸失压、泄压等问题，严重影响液压支架的整体支撑力，进而会危机整个采煤层工作面的安全，同时一旦发生这种表面损伤整个液压缸也可能无法被继续使用，因此需要对发生损伤的活塞杆或中级缸进行修复或者更换整个液压支架。出于成本的考虑，现有技术中针对这种发生损伤的活塞杆或中级缸往往采用修复再制造的方法使其复原继续被使用，目前主要存在三种针对煤矿用液压支架活塞杆或中级缸外表面的修复方法:
(一)、表面整体二次电镀，这种方法是目前采用最为广泛的修复方法，占到整体修复数量的85%-90%。失效后电镀表面经过化学退镀、电镀打底层、电镀6价硬铬、外圆打磨抛光来实现煤矿用液压支架活塞杆表面、中级缸外表面的修复，该工艺镀液稳定，易于操作，表面铬镀层质量比较高，但是存在的问题也十分突出；(I)、含铬废水和废气严重致癌，属国家一类控制排放物，对环境和生产工人的危害极大；(2)、镀层厚度十分有限(0.03-0.05mm),同时超过0.1Omm后电镀的结合强度明显下降，因此对于活塞杆及中级缸受到压应力后的弯曲变形不能修复；(3)、使用过程中容易出现大面积的起皮、鼓包，严重影响零件表面的防腐性能。
[0003]( 二)、表面局部电刷镀；表面局部电刷镀工艺修复表面具有成本低、修复速度快、无环境污染的优点，因而在工业上有一定的应用。但是限制该工艺应用的最重要缺点主要有两个:(I)、只能进行很小的局部损伤的修复，不能针对煤矿用液压支架中活塞杆、中级缸表面产生的大面积划伤、表面腐蚀及剥落进行修复；(2)电镀液由于兼顾不了环境污染的要求，因此表面一般采用电镀金属镍，其硬度小于电镀硬铬表面。
[0004](三)、表面激光熔敷。表面激光熔敷是近年来兴起的一种表面修复技术，目前研究性机构这方面的工作做得很多，其特点是防腐蚀性能及硬度均高于电镀硬铬修复，同时与基材间具有良好的结合强度。但是其缺点同样十分突出:(I)成本过高是其最大的问题，由于要针对修复的活塞杆及中级缸的全表面进行修复，成本超过了零件自身价格的2-3倍；同时修复的时间周期也是不能接受的；(2)、表面熔覆单层厚度较薄，不能解决较大弯曲度零件的修复，而进行2、3次的多次熔敷其时间周期同样需要延长2-3倍。这些缺陷直接限制了表面激光熔敷在煤矿用液压支架修复中的广泛应用。
[0005]因此提供一种能够有效替代电镀的、同时兼顾使用性能和经济性能的煤矿用液压支架活塞杆或中级缸外表面损伤的修复再制造技术一直是煤矿采掘零件修复中最为关注的技术难题。


【发明内容】

[0006]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，创新的提供一种煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面的修复再制造方法，针对煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面损伤失效后的再制造，结合长期实践创新设计出一种采用特定金属粉末配比的金属丝材作为粉芯丝材，并基于电弧热喷涂的工艺方法进行表面的修复再制造，使得表面修复层的耐腐蚀性能及硬度与表面激光熔敷技术相当的前提下，同时兼顾了良好的经济适用性及实际的生产效率，并完全能够替代现有电镀技术，在煤矿用液压支架油缸中活塞杆及中级缸的修复利用中具有广阔的推广使用前景。
[0007]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种液压缸活塞杆或中级缸的外表面修复再制造方法，包括以下步骤:
(1)将活塞杆或中级缸装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，按照能完全去除表面残留电镀层的最小切削量来控制车削厚度；
(2)对车削处理后的活塞杆或中级缸的外表面进行喷砂处理；
(3)将喷砂处理后的活塞杆或中级缸放置在烘箱中预热预定时间；
(4)将预热后的活塞杆或中级缸装夹在电弧热喷涂装置上，并采用直径1.6-3.0mm的粉芯丝材对其外表面进行电弧热喷涂，喷涂工作电压控制在38-40V，喷涂工作电流控制在190-210A，喷涂气压控制在0.5-0.6Mpa，喷枪出口至活塞杆或中级缸外表面的距离为220-280mm,喷涂层的厚度控制在0.3-2.7mm，所述粉芯丝材由不锈钢箔层包裹主要成分为Cr、Ni和Fe的金属粉末构成；
(5)对电弧热喷涂处理后的活塞杆或中级缸外表面进行磨削处理，保证磨削处理后表面粗糙度处于0.40 μ m以下；
(6)对磨削处理后的活塞杆或中级缸的外表面采用封孔剂进行封孔处理；
(7)将封孔处理后的活塞杆或中级缸进行烘干，待封孔剂固化后自然冷却，完成整个活塞杆或中级缸外表面的修复再制造。
[0008]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中步骤(I)中车削厚度范围为0.3-2.0mm,且经车削处理后活塞杆或中级缸外表面的粗糙度大于1.6 μ m。
[0009]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中步骤(2)中喷砂采用18-20目的棕刚玉砂材，喷砂气压为0.6Mpa-0.8Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面。
[0010]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中步骤(3)中预热温度控制在100C ±10°C，预热时间为30min左右。
[0011]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中所述步骤(5)具体包括将电弧热喷涂处理后的活塞杆或中级缸装夹在外圆磨床上，采用磨削砂轮对其外表面进行磨削处理，磨削砂轮的线速度控制在20-25m/s，单次磨削径向进给量控制在0.15-0.20mm，磨削轴向速度控制在30-50mm/min,其中所述外圆磨床中磨削砂轮优选为铬刚玉砂轮,砂轮粒度为100 目。
[0012]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中所述步骤(6)具体包括在磨削处理后的活塞杆或中级缸的外表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静置半小时后擦干表面残余的封孔剂。
[0013]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中所述步骤(7)具体包括将封孔处理后的活塞杆或中级缸放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度控制在100°c ±10°C，固化时间控制在60min左右，然后将活塞杆或中级缸取出并自然冷却。
[0014]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中步骤(4)中，在喷涂过程中控制电弧热喷涂装置中的喷枪做水平往复移动、同时控制活塞杆或中级缸进行转动，且喷枪垂直于活塞杆或中级缸外表面圆切线方向布置，所述活塞杆或中级缸的转速为18-34r/min，所述喷枪的水平移动速度与所述转速配合以完成活塞杆或中级缸整个外表面的喷涂；所述粉芯丝材的组成结构为:由厚度在0.1-0.3mm的不锈钢箔层包裹成直径在1.6_3mm的圆筒状结构，在所述圆筒内填充由42-44%质量的Cr、16-18%质量的N1、3_4%质量的B、l%质量的Y203、1.0-1.5%质量的Si和余量Fe组成的目数范围处于90-160目的金属粉末。
[0015]进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中步骤4中所述的电弧热喷涂装置包括:喷枪1、送丝机构2、水平行走机构3、调节支架4、一维滑台5、零件装夹平台6、热喷涂控制柜7、电源机箱8、装夹控制柜9、旋转卡盘10、顶紧机构11、喷涂工作台12和水平导轨14，所述零件装夹平台6水平放置且一端安装有旋转卡盘10、另一端与旋转卡盘10正对的安装有顶紧机构11，所述活塞杆或中级缸装夹在所述旋转卡盘10和顶紧机构11之间，所述一维滑台5与所述零件装夹平台6平行放置，在所述一维滑台5上设置所述水平导轨14，在所述水平导轨14上滑动连接有所述水平行走机构3，在所述水平行走机构3上安装有所述调节支架4，在所述调节支架4的顶端安装有所述喷涂工作台12，在所述喷涂工作台12上安装有所述喷枪I和送丝机构2，所述热喷涂控制柜7用于控制喷枪I和送丝机构2，所述装夹控制柜9控制旋转卡盘10转动和水平行走机构3水平移动，
进一步的根据本发明所述的修复再制造方法，其中所述液压缸活塞杆或中级缸采用用45#钢或27simn合金钢做成，修复后所述活塞杆或中级缸外表面的宏观硬度处于HRC:45-50，表面喷涂层与基材结合强度大于35Mpa，壁表面直线度〈0.05 (mm/m)，CASS耐腐蚀试验时间大于72小时。
[0016]通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果:
1)、本发明所述方案采用了创新设计配比的粉芯丝材，相对于电镀硬铬工艺具有更高的表面宏观硬度(HRC)，可提高修复后零件在煤矿工作面下恶劣环境中表面的耐磨损及抗划伤性能；
2)、本发明所述方案通过厚度可控的电弧喷涂层(0.3-2.7mm，传统电镀层厚度在
0.030-0.055mm),不仅在环保的前提下可修复表面的电镀层失效问题，同时对于液压缸活塞杆或中级缸长期承受压应力条件下的弯曲变形同样具有可修复性，工艺适用面更广；
3)、本发明所述方案中的修复热喷涂表面由于保护层厚度大，同时结合强度的90%以上来自机械结合，因此在腐蚀环境下工作不易产生表面的工作层起皮、鼓包；
4)、本发明所述方案完全避免了传统电镀硬铬修复技术带来的严重环境污染问题，具有良好的环保性；
5)、总之本发明所述方案相对传统电镀工艺及目前的刷镀、激光熔敷工艺，在修复煤矿用液压缸活塞杆或中级缸外表面中，具有更好的工艺适用性，并在大幅提高修复性能的前提下兼顾了良好的经济适用性，在煤矿采掘零件修复中具有广阔的市场推广前景。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]附图1为本发明所述液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法中所用到的电弧热喷涂装置的结构示意图。
[0018]图中各附图标记的含义如下:
1、喷枪 |2、送丝机构|3、水平行走机构|4、调节支架 —
5、一维滑台 6、零件装夹平台7、热喷涂控制柜8、电源机箱
9、装夹控制柜 10、旋转卡盘U、顶紧机构12、喷涂工作台
13、履带链 114、水平导轨

【具体实施方式】
[0019]以下对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
[0020]首先对本发明所述液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法中所用到的电弧热喷涂装置的结构和工作原理进行描述，如附图1所示的，所述电弧热喷涂装置包括:喷枪1、送丝机构2、水平行走机构3、调节支架4、一维滑台5、零件装夹平台6、热喷涂控制柜7、电源机箱8、装夹控制柜9、旋转卡盘10、顶紧机构11、喷涂工作台12、履带链13和水平导轨14，所述零件装夹平台6水平放置，用于安装待修复的液压缸活塞杆或液压缸中级缸，在所述零件装夹平台6的一端安装有旋转卡盘10，所述旋转卡盘10优选为三爪卡盘并能够在装夹控制柜9的控制下进行旋转，优选的转速在18-34r/min的范围内可调整，从而带动其上安装的待修复液压缸活塞杆或液压缸中级缸进行转动，所述旋转卡盘10的可装夹零件直径范围为50-500mm ;同时在所述零件装夹平台6的另一端与所述旋转卡盘10正对的安装有顶紧机构11，所述旋转卡盘10与顶紧机构11的中心处于同一水平轴线上，从而保证固定于其间的待修复工件水平布置，所述顶紧机构11具有针状顶紧端，且所述顶紧机构11可根据零件的不同长度进行松开或锁紧，以适应不同的零件长度。进行电弧热喷涂时待修复液压缸活塞杆或液压缸中级缸的一端装夹在旋转卡盘10之上，另一端用顶紧机构11顶紧，保证活塞杆或中级缸能够稳定转动。所述一维滑台5与所述零件装夹平台6平行放置，在所述一维滑台5上设置有两条水平导轨14，在所述水平导轨14上设置有水平行走机构3，所述水平行走机构3在其电机(未示出)的带动下能够在所述水平导轨14上沿水平方向进行前后滑行，并由所述装夹控制柜9进行自动控制。在两条水平导轨8之间设置有履带链13，所述履带链13用于收纳相关导线和管道以简化管线布置，并保证设备的使用安全性。在所述水平行走机构3上安装有调节支架4，所述调节支架10自身能够进行垂直方向的高低调节，所述调节支架4的顶端安装有喷涂工作台12,所述喷涂工作台12上安装有喷枪I和送丝机构2，从而由所述喷涂工作台12、喷枪I和送丝机构2组成的喷涂单元通过调节支架4能够进行竖直方向的高低调节，通过水平行走机构3能够沿一维滑台5进行水平方向的移动，从而能够将喷涂单元中的喷枪I以理想距离垂直对准待修复液压缸活塞杆或液压缸中级缸的外表面，便于电弧热喷涂的进行。为进一步提高喷涂自动化程度，所述热喷涂控制柜7用于控制喷涂单元，包括控制喷枪I的参数进行电弧喷涂、控制送丝机构2及时向喷枪I内提供粉芯丝材。所述喷枪I的驱动导线、所述送丝机构2的送丝管道通过调节支架4的中部通孔后排布于所述履带链9之内。所述电弧热喷涂装置在喷涂工作过程中，调节好各部件包括活塞杆或中级缸的安装位置后，所述热喷涂控制柜7和装夹控制柜9相互配合、同步工作，通过热喷涂控制柜7控制喷枪I启动、送丝机构2工作，开始喷涂，同时通过装夹控制柜9根据喷涂量控制水平行走机构3按预定速度进行水平往复移动，并同时控制旋转卡盘10带动活塞杆或中级缸进行转动，如此往复的在活塞杆或中级缸外表面形成螺旋形喷涂线，直至完成整个外表面的喷涂，在喷涂工作中保证喷枪I始终垂直于活塞杆或中级缸外表面即嗔涂角度始终保持90°。
[0021]接着详细描述本发明所述液压缸活塞杆或中级缸外表面的修复再制造方法，具体包括以下步骤:
(I)将液压缸活塞杆或中级缸(用45#钢或27simn合金钢做成)装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，车削厚度的控制按照能完全去除表面残留电镀层的最小切削量控制，优选的车削厚度范围为0.3-2.0mm,同时经车削后活塞杆或中级缸外表面的粗糙度>L 6 μ m0
[0022](2)将步骤(I)处理后的液压缸活塞杆或中级缸外表面进行喷砂处理，喷砂采用18-20目的棕刚玉砂材，喷砂气压为0.6Mpa-0.8Mpa，喷砂后使用同样压强(0.6Mpa-0.8Mpa)的高压气体清理喷砂后表面；
(3)将经步骤(2)处理后的液压缸活塞杆或中级缸放置在烘箱中进行预热，预热温度控制在100°C ±10°C，预热时间为30min左右；
(4 )将经步骤(3 )预热后的液压缸活塞杆或中级缸立即(自步骤(2 )喷砂处理后需在4个小时内进行电弧热喷涂)装夹在专用的上述电弧热喷涂装置上进行电弧热喷涂，具体的将预热后的液压缸活塞杆或中级缸的一端装夹在旋转卡盘10的三爪上，另一端用顶紧机构11顶紧，使活塞杆或中级缸保持水平，接着通过调节支架4和一维滑台5调节喷枪4出口与活塞杆或中级缸外表面垂直且保证喷枪4与外表面间的距离为最佳喷涂距离，然后通过热喷涂控制柜7启动喷枪I和送丝机构2工作，开始喷涂，同时通过装夹控制柜9根据喷涂量控制水平行走机构3按预定速度进行水平往复移动、并同时控制旋转卡盘10带动活塞杆或中级缸进行转动。具体的各喷涂参数为:喷涂采用直径1.6-3_粉芯丝材进行电弧热喷涂，喷枪热喷涂时电压控制在38-40V，电流控制在190-210A的范围内，喷涂气压为
0.5-0.6Mpa，喷枪喷涂时垂直于活塞杆或中级缸外圆的切线方向，且喷枪距离活塞杆或中级缸外表面为220-280mm,旋转卡盘带动活塞杆或中级缸进行转动的转速为18_34r/min,水平行走机构3的水平移动速度根据活塞杆或中级缸外径以及喷涂量进行设定，以与转速相配合的完成整个活塞杆或中级缸外表面的喷涂为准，并控制活塞杆或中级缸外表面的电弧喷涂层的厚度在0.3-2.7mm的范围内；作为本发明创新之一的所述粉芯丝材的具体组成和结构为:采用厚度在0.1-0.3厚度(优选0.2mm)的316L (优选)不锈钢箔层包裹成直径
1.6-3.0mm (优选2.0mm)圆筒线状结构，在所述圆筒内填充如下组成(质量百分比)的粉末:Cr =42-44%, N1: 16-18%、B:3_4%、Y2O3:1%、S1: 1.0-1.5%、Fe:余量，并控制粉末的目数范围处于90-160目，以此来形成专用于解决本发明所述问题的粉芯丝材，其中的各组合含量的变化范围较小，这属于本 申请人:经过长期实践总结出来的，处于这些含量范围之内时具有良好的喷涂性能，包括各微量组份的创新选择都是非常必要的。采用这种组成和结构的粉芯丝材，通过喷枪按上述条件进行热喷涂后，喷涂表面的硬度处于HRC:45-50，且表面喷涂层与基材的结合强度> 35Mpa，同时基于所述粉芯丝材的热喷涂层对煤矿用水中Cl—、S04_2离子具有强大的耐腐蚀性，采用标准铜加速酸性盐雾腐蚀试验(CASS)时间大于72小时，因此基于上述电弧热喷涂层满足了液压支架油缸中活塞杆及中级缸在煤矿环境中的使用性能要求。
[0023](5)将经步骤(4)电弧热喷涂后的活塞杆或中级缸装夹与外圆磨床上，对其外表面磨削至标准工艺要求尺寸，其中磨削砂轮的线速度控制在20-25m/s，单次磨削径向进给量为0.15-0.20mm,磨削轴向速度为30-50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra > 0.40 μ m (小于等于0.40μπι);其中所述外圆磨床中磨削砂轮优选为铬刚玉砂轮，砂轮粒度为100目。
[0024](6)将步骤(5)经过外圆磨床的磨削处理后的活塞杆或中级缸的外表面进行封孔处理，在光洁的外表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静止半小时后擦拭干净表面残余的液体固化剂；
(7)将步骤(6)处理后的活塞杆或中级缸再次放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度100°C ±10°C，固化时间约为60min。
[0025](8)将步骤(7)处理后的活塞杆或中级缸取出并自然冷却后完成整个外表面的修复再制造。
[0026]实施例1
对外径Φ380πιπι的液压缸活塞杆或中级缸的外表面进行修复再制造，包括以下步骤:
(1)将活塞杆或中级缸装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，
车削厚度为1.0mm ；
(2)将处理后的活塞杆或中级缸外表面进行喷砂处理，喷砂采用18目的棕刚玉砂材，喷砂气压0.7Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面；
(3)将经步骤(2)处理后的活塞杆或中级缸放置在烘箱中进行预热，预热温度为100C ±10°C，预热时间为 30min ；
(4)将经步骤(3)预热后的活塞杆或中级缸立即装夹在电弧热喷涂装置上进行电弧热喷涂，具体的喷涂参数为:采用直径2.5_粉芯丝材进行电弧热喷涂，热喷涂时电压控制在40V,电流控制在210A，喷涂气压为0.6Mpa，喷枪喷涂时垂直于活塞杆或中级缸外圆的切线方向，喷枪距离活塞杆或中级缸外表面距离为280mm，活塞杆或中级缸的转速在18r/min，控制喷涂层厚度在1.5-2.0mm间，所述粉芯丝材的具体组成为:在0.2_厚不锈钢包裹层内包裹的如下组成的粉末(质量百分比):Cr:42%, Ni:16%, B:4%, Y2O3:1%> S1: 1%, Fe:36%，并控制粉末的目数处于100-120目之间。
[0027](5)将经步骤(4)电弧热喷涂后的活塞杆或中级缸装夹与外圆磨床上，磨削至标准工艺要求尺寸，其中磨削砂轮的线速度控制在25m/s,单次磨削径向进给量为0.15mm,磨削轴向速度为30mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)将步骤(5)经过外圆磨床磨削处理后的活塞杆或中级缸进行封孔处理，在光洁的金属表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静止半小时后擦拭干净表面残余的液体固化剂；
(7)将步骤(6)处理后的活塞杆或中级缸再次放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度100°C ±10°C，固化时间为60min ；
(8)将步骤(7)处理后的活塞杆或中级缸取出并自然冷却后完成整个外表面的修复再制造。
[0028]实施例2
对外径Φ260πιπι的活塞杆或中级缸的外表面进行修复再制造:
(1)将活塞杆或中级缸装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，
车削厚度为1.0mm ；
(2)将处理后的活塞杆或中级缸外表面进行喷砂处理，喷砂采用18目的棕刚玉砂材，喷砂气压0.7Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面；
(3)将经步骤(2)处理后的活塞杆或中级缸放置在烘箱中进行预热，预热温度为100C ±10°C，预热时间为 30min ；
(4)将经步骤(3)预热后的活塞杆或中级缸立即装夹在电弧热喷涂装置上进行电弧热喷涂，具体的喷涂参数为:采用直径2.0mm粉芯丝材进行电弧热喷涂，热喷涂时电压控制在38V,电流控制在190A，喷涂气压为0.5Mpa，喷枪喷涂时垂直于活塞杆或中级缸外圆的切线方向，喷枪距离活塞杆或中级缸外表面距离为220mm，活塞杆或中级缸的转速在34r/min，控制喷涂层厚度在1.0-1.5mm间，所述粉芯丝材的具体组成为:在0.25mm厚不锈钢包裹层内包裹的如下组成的粉末(质量百分比):Cr:44%, Ni:18%, B:3%, Y2O3:1%> S1: 1%, Fe:33%，并控制粉末的目数处于100-120目之间。
[0029](5)将经步骤(4)电弧热喷涂后的活塞杆或中级缸装夹与外圆磨床上，磨削至标准工艺要求尺寸，其中磨削砂轮的线速度控制在25m/s,单次磨削径向进给量为0.15mm,磨削轴向速度为30mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)将步骤(5)经过外圆磨床磨削处理后的活塞杆或中级缸进行封孔处理，在光洁的金属表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静止半小时后擦拭干净表面残余的液体固化剂；
(7)将步骤(6)处理后的活塞杆或中级缸再次放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度100°C ±10°C，固化时间为60min ；
(8)将步骤(7)处理后的活塞杆或中级缸取出并自然冷却后完成整个外表面的修复再制造。
[0030]实施例3
对外径Φ 150mm的活塞杆外表面进行修复再制造:
(1)将活塞杆装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，车削厚度为 0.8mm ;
(2)将处理后的活塞杆外表面进行喷砂处理，喷砂采用20目的棕刚玉砂材，喷砂气压
0.6Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面；
(3)将经步骤(2)处理后的活塞杆放置在烘箱中进行预热，预热温度为100°C±10°C，预热时间为30min ； (4)将经步骤(3)预热后的活塞杆立即装夹在电弧热喷涂装置上进行电弧热喷涂，具体的喷涂参数为:采用直径1.6mm粉芯丝材进行电弧热喷涂，热喷涂时电压控制在39V，电流控制在200A，喷涂气压为0.5Mpa，喷枪喷涂时垂直于活塞杆外圆的切线方向，喷枪距离活塞杆外表面距离为250mm,活塞杆的转速在30r/min,控制喷涂层厚度在0.5-1.0mm间,所述粉芯丝材的具体组成为:在0.15_厚不锈钢包裹层内包裹的如下组成的粉末(质量百分比):Cr:43%,Ni:17%,B:3%, Y2O3:l%、S1:l%、Fe:35%，并控制粉末的目数处于 100-120 目之间。
[0031](5)将经步骤(4)电弧热喷涂后的活塞杆装夹与外圆磨床上，磨削至标准工艺要求尺寸，其中磨削砂轮的线速度控制在20m/s,单次磨削径向进给量为0.18mm,磨削轴向速度为50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)将步骤(5)经过外圆磨床磨削处理后的活塞杆进行封孔处理，在光洁的金属表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静止半小时后擦拭干净表面残余的液体固化剂；
(7)将步骤(6)处理后的活塞杆再次放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度100C ±10°C，固化时间为 60min ；
(8)将步骤(7)处理后的活塞杆取出并自然冷却后完成整个外表面的修复再制造。
[0032]实施例4
对外径Φ60πιπι的活塞杆外表面进行修复再制造:
(1)将活塞杆装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，车削厚度为 0.8mm ;
(2)将处理后的活塞杆外表面进行喷砂处理，喷砂采用20目的棕刚玉砂材，喷砂气压
0.6Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理喷砂后表面；
(3)将经步骤(2)处理后的活塞杆放置在烘箱中进行预热，预热温度为100°C±10°C，预热时间为30min ；
(4)将经步骤(3)预热后的活塞杆立即装夹在电弧热喷涂装置上进行电弧热喷涂，具体的喷涂参数为:采用直径3mm粉芯丝材进行电弧热喷涂，热喷涂时电压控制在39V，电流控制在200A，喷涂气压为0.5Mpa，喷枪喷涂时垂直于活塞杆外圆的切线方向，喷枪距离活塞杆外表面距离为250mm,活塞杆的转速在30r/min,控制喷涂层厚度在0.5-0.8mm间,所述粉芯丝材的具体组成为:在0.2mm厚不锈钢包裹层内包裹的如下组成的粉末(质量百分比):Cr:43%,Ni:17%,B:4%,Y2O3:l%、S1:l.5%、Fe:33.5%，并控制粉末的目数处于 120-130 目之间。
[0033](5)将经步骤(4)电弧热喷涂后的活塞杆装夹与外圆磨床上，磨削至标准工艺要求尺寸，其中磨削砂轮的线速度控制在20m/s,单次磨削径向进给量为0.18mm,磨削轴向速度为50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)将步骤(5)经过外圆磨床磨削处理后的活塞杆进行封孔处理，在光洁的金属表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静止半小时后擦拭干净表面残余的液体固化剂；
(7)将步骤(6)处理后的活塞杆再次放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度100C ±10°C，固化时间为 60min ；
(8)将步骤(7)处理后的活塞杆取出并自然冷却后完成整个外表面的修复再制造。
[0034]对比例I 采用常规的二次整体电镀技术修复外径380mm的中级缸。
[0035]对比例2
采用常规的二次整体电镀技术修复外径105mm的活塞杆。
[0036]表I给出上述各实施例和对比例的修复效果对比结果:
表I液压缸活塞杆或中级缸再制造后检验结果
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可见通过本发明所述方法修复的活塞杆或中级缸相对于传统的电镀技术，表面光洁度和硬度更高，直线度好，而且修复层与基材的结合强度高，具有很好的抗腐蚀性能，同时价格却远低于激光熔敷技术，且修复层厚度可以远大于激光熔敷技术能够达到的最大厚度，具体对比如表2所示。
[0037]表2本发明所述方法与现有工艺整体对比说明 XE￠5-- ----ι.........sfti I WW I 3I zrI s i
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因此本发明所述方案相对传统电镀、刷镀工艺，在修复煤矿用液压缸活塞杆或中级缸外表面中，具有更好的工艺适用性和市场价值，相对于激光熔敷工艺，在大幅提高修复性能的前提下兼顾了良好的经济适用性，因此本发明所述方案完全能够替代现有电镀技术，在煤矿用液压支架油缸中活塞杆及中级缸的修复利用中具有广阔的市场推广前景。
[0038]以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
【权利要求】
1.一种液压缸活塞杆或中级缸的外表面修复再制造方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将活塞杆或中级缸装夹在标准车床上，车削去除表面残留的电镀层，按照能完全去除表面残留电镀层的最小切削量来控制车削厚度； (2)对车削处理后的活塞杆或中级缸的外表面进行喷砂处理； (3)将喷砂处理后的活塞杆或中级缸放置在烘箱中预热预定时间； (4)将预热后的活塞杆或中级缸装夹在电弧热喷涂装置上，并采用直径1.6-3.0mm的粉芯丝材对其外表面进行电弧热喷涂，喷涂工作电压控制在38-40V，喷涂工作电流控制在190-210A，喷涂气压控制在0.5-0.6Mpa，喷枪出口至活塞杆或中级缸外表面的距离为220-280mm,喷涂层的厚度控制在0.3-2.7mm，所述粉芯丝材由不锈钢箔层包裹主要成分为Cr、Ni和Fe的金属粉末构成； (5)对电弧热喷涂处理后的活塞杆或中级缸外表面进行磨削处理，保证磨削处理后表面粗糙度处于0.40 μ m以下； (6)对磨削处理后的活塞杆或中级缸的外表面采用封孔剂进行封孔处理； (7)将封孔处理后的活塞杆或中级缸进行烘干，待封孔剂固化后自然冷却，完成整个活塞杆或中级缸外表面的修复再制造。
2.根据权利要求1所述的修复再制造方法，其特征在于，其中步骤(I)中车削厚度范围为0.3-2.0mm,且经车削处理后活塞杆或中级缸外表面的粗糙度大于1.6 μ m。
3.根据权利要求1或2所述的修复再制造方法，其特征在于，其中步骤(2)中喷砂采用18-20目的棕刚玉砂材，喷砂气压为0.6Mpa-0.8Mpa，喷砂后使用同样压强的高压气体清理嗔砂后表面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，其中步骤(3)中预热温度控制在100°C ±10°C，预热时间为30min左右。
5.根据权利要求1-4任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括将电弧热喷涂处理后的活塞杆或中级缸装夹在外圆磨床上，采用磨削砂轮对其外表面进行磨削处理，磨削砂轮的线速度控制在20-25m/s，单次磨削径向进给量控制在0.15-0.2mm,磨削轴向速度控制在30-50mm/min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，所述步骤(6)具体包括在磨削处理后的活塞杆或中级缸的外表面喷涂或刷涂丙烯酸酯封孔剂，静置半小时后擦干表面残余的封孔剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，所述步骤(7)具体包括将封孔处理后的活塞杆或中级缸放入烘箱内，使封孔剂进行固化，固化温度控制在100C ±10°C，固化时间控制在60min左右，然后将活塞杆或中级缸取出并自然冷却。
8.根据权利要求1-7任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，其中步骤(4)中，在喷涂过程中控制电弧热喷涂装置中的喷枪做水平往复移动、同时控制活塞杆或中级缸进行转动，且喷枪垂直于活塞杆或中级缸外表面圆切线方向进行喷涂，所述活塞杆或中级缸的转速为18-34r/min，所述喷枪的水平移动速度与所述转速配合以完成活塞杆或中级缸整个外表面的喷涂；所述粉芯丝材的组成结构为:由厚度在0.1-0.3mm的不锈钢箔层包裹成直径在1.6-3.0mm的圆筒状结构，在所述圆筒内填充由42-44%质量的Cr、16-18%质量的N1、3-4%质量的B、l%质量的Y203、1.0-1.5%质量的Si和余量Fe组成的目数范围处于90-160目的金属粉末。
9.根据权利要求1-8任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，其中步骤(4)中所述的电弧热喷涂装置包括:喷枪(I)、送丝机构(2)、水平行走机构(3)、调节支架(4)、一维滑台(5)、零件装夹平台(6)、热喷涂控制柜(7)、电源机箱(8)、装夹控制柜(9)、旋转卡盘(10)、顶紧机构(11)、喷涂工作台(12)和水平导轨(14)，所述零件装夹平台(6)水平放置且一端安装有旋转卡盘(10)、另一端与旋转卡盘(10)正对的安装有顶紧机构(11),所述活塞杆或中级缸装夹在所述旋转卡盘(10)和顶紧机构(11)之间，所述一维滑台(5)与所述零件装夹平台(6)平行放置，在所述一维滑台(5)上设置所述水平导轨(14)，在所述水平导轨(14)上滑动连接有所述水平行走机构(3)，在所述水平行走机构(3)上安装有所述调节支架(4)，在所述调节支架(4)的顶端安装有所述喷涂工作台(12)，在所述喷涂工作台(12)上安装有所述喷枪(I)和送丝机构(2 )，所述热喷涂控制柜(7 )用于控制喷枪(I)和送丝机构(2),所述装夹控制柜(9)控制旋转卡盘(10)转动和水平行走机构(3)水平移动。
10.根据权利要求1-9任一项所述的修复再制造方法，其特征在于，其中所述活塞杆或中级缸采用45#钢或27simn合金钢做成，修复后所述活塞杆或中级缸外表面的宏观硬度处于HRC:45-50，表面喷涂层与基材结合强度大于35Mpa，表面直线度〈0.05 (mm/m)，CASS耐腐蚀试验时间大于72小时。
【文档编号】B23P6/00GK104191152SQ201410383316
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】王春昌, 刘鸣, 苏成明, 张亚飞, 马尚 申请人:陕西天元智能再制造有限公司