一种气动扳轴和扳轴头及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于气动扳轴制造与再制造技术，涉及一种新材料、新工艺在气动扳轴制造与再制造中的应用。
【背景技术】
[0002]气动扳轴广泛应用于现代机械制造、船舶制造、汽车制造等许多领域，如汽车制造业中整车装配近百分之九十的联接形式采用螺纹联接，这些联接大多采用气动拧紧工具进行装配或拆卸。气动拧紧工具将气动马达输出的旋转运动进行相应的转化，通过机械式离合器及行星齿轮组、摩擦片式离合器及行星齿轮组、液压油缸、扭力杆及锤打块组等传动件后，最后变化为扭力杆即扳轴的旋转和直线运动，实现对螺纹联接的拧紧或拆卸。现有扳轴制造方法是先整体切削加工成型，再进行表面渗碳热处理。由于扳轴不停的离合、受压或扭矩转变，故易受疲劳破坏。尤其是扳轴前端头工况恶劣，反复受到冲击、打压，既要承受强大的冲击力，又要承受巨大的扭矩，导致磨损、开裂而失效。对失效件进行再制造，根据文献检索，为提高扳轴寿命，以往见诸报端的均囿于扳轴材料、热处理工艺等方面的改进，对废旧扳轴回收再利用的还没有一项专利发明。
【发明内容】
[0003]为了实现废旧扳轴循环再利用，本发明提供了一种对失效扳轴进行修复再制造的方法，即设计了一种扳轴和扳轴头及其制造方法。
[0004]一种气动扳轴和扳轴头，所述扳轴头焊接在扳轴体的端部，在所述扳轴体端部设有轴向盲孔，所述轴向盲孔用于连接所述的扳轴头；在所述扳轴头上设有工作段与连接段，所述连接段插接在与所述的轴向盲孔内，其特征在于:在所述扳轴头的工作段上设有方头段、曲面段与圆柱段三个部分，在所述方头段、曲面段上设置镍基复合梯度涂层，所述涂层与所述的圆柱段平滑连接，所述梯度涂层梯度涂层厚度0.5?2mm，方头段、曲面段上涂层平滑过渡。
[0005]一种气动扳轴和扳轴头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤:
I)废旧扳轴的加工:对方头断裂的废旧扳轴在靠近曲面的圆柱部位切去失效端头，在剩余的扳轴体的切面加工轴向盲孔，盲孔尺寸与扳轴头连接段匹配。
[0006]2)扳轴头的加工:采用原扳轴同类材料或淬透性更好材料的锻造毛坯加工，保证扳轴头与剩下扳轴体匹配。
[0007]3 )预处理:对扳轴头、扳轴体表面及盲孔除油，采用喷砂或打磨的方法去除表面氧化层。
[0008]4)扳轴头制备镍基复合梯度涂层:对加工的扳轴头表面采用超音速等离子、或火焰、或电弧喷涂制备适合气动扳轴服役工况的耐磨、耐蚀和抗疲劳的复合梯度涂层，即以扳轴头为基体，在该基体表面的复合梯度涂层采用超音速等离子、或火焰、或电弧喷涂而成，所述的复合梯度涂层包括位于基体表面的过渡层，位于过渡层表面的中间层，以及位于中间层表面的耐磨、抗疲劳的工作层。
[0009]其中喷过渡层厚度0.1?0.3mm，中间层厚度0.2?0.5mm，工作层层厚度0.3?1.2mm0
[0010]5)装配:将喷涂好涂层的扳轴头与扳轴体装配。
[0011]6)真空钎焊:采用真空钎焊的方法将扳轴头与扳轴体固定连接成整体，同时对扳轴头表面的涂层进行重熔处理。
[0012]7)修型:研磨修型。
[0013]本发明与现有技术相比，本发明将现有扳轴表面渗碳工艺改为采用超音速等离子喷涂-真空钎焊熔覆镍基复合梯度涂层，涂层与基体形成冶金结合，涂层耐磨性比渗碳层的耐磨性能提高5?10倍，再制造产品性能优于原产品。本发明既适合失效件的修复，也适合新品的加工。对失效件进行再制造，不仅使扳轴的外形得以修复，而且整体性能提高，延长使用寿命；通过再制造“变废为宝”，这对工业过程中的材料回收循环再利用，发展循环经济，实现资源、能源节约型目标具有重大意义。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的气动扳轴和扳轴头的制造方法工艺流程图；
图2为气动扳轴结构示意图；
图中:1为扳轴体，1-1为轴向盲孔，1-2为扳轴后翼，2为扳轴头，2-1为方头段，2-2为曲面段，2-3为圆柱段，2-4为连接段；
图3是本发明方法工艺中复合梯度涂层的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
一种气动扳轴和扳轴头，所述扳轴头2焊接在扳轴体I的端部，在所述扳轴体I前端部设有轴向盲孔1-1，后部是扳轴后翼1-2，所述轴向盲孔用于连接所述的扳轴头2 ;在所述扳轴头2上设有工作段与连接段，所述连接段插接在与所述的轴向盲孔内，如图2所示，其特征在于:在所述扳轴头的工作段上设有方头段2-1、曲面段2-2、圆柱段2-3与连接段2-4，在所述方头段、曲面段上设置镍基复合梯度涂层，所述涂层与所述的圆柱段平滑连接，所述梯度涂层梯度涂层厚度0.5?2mm，方头段、曲面段上涂层平滑过渡。
[0016]一种气动扳轴和扳轴头的制造方法，实施例1 对扳轴方头断裂修复的具体实施步骤为:
I)废旧扳轴的加工:对方头断裂的废旧扳轴在靠近曲面的圆柱部位切去失效端头，在剩余的扳轴体切面加工轴向盲孔，盲孔尺寸与扳轴头连接段匹配，并适合真空钎焊的连接方式。
[0017]2)扳轴头的加工:采用原扳轴同类材料或淬透性更好材料的锻造毛坯加工，保证扳轴头与剩下扳轴体匹配，扳轴头外形尺寸预留涂层厚度，如图2所示。
[0018]3)预处理:对扳轴头、扳轴体表面及盲孔除油；采用喷砂或打磨的方法去除表面氧化层。
[0019]4)扳轴头制备镍基复合梯度涂层:对加工的扳轴头表面采用超音速等离子喷涂制备适合气动扳轴服役工况的耐磨、耐蚀和抗疲劳的镍基复合梯度涂层，即以扳轴头为基体，在该基体表面的复合梯度涂层采用超音速等离子喷涂而成，如图3所示，所述的复合梯度涂层由位于基体表面的过渡层，位于过渡层表面的中间层，以及位于中间层表面的耐磨、抗疲劳的工作层组成。
[0020]5)装配:将喷涂好涂层的扳轴头2与扳轴体I装配，填充好镍基自熔合金钎料。
[0021]6)固定连接:把装配好的待焊接件放入真空炉中加热处理，采用真空钎焊的方法将扳轴头与扳轴体固定连接成整体。
[0022]7)修型:研磨修型，达到成品件的外形尺寸和表面粗糙度。
[0023]实施例2
对磨损严重但未断裂的扳轴修复，即扳轴头、扳轴后翼或其他部位磨损严重的扳轴修复的具体实施步骤为:
I)校形:对变形件矫形。
[0024]2)表面预处理:对扳轴表面除油，采用喷砂或打磨的方法去除表面氧化层。
[0025]3)磨损部位喷涂镍基复合梯度涂层:对加工的扳轴头表面采用超音速等离子喷涂制备适合气动扳轴服役工况的耐磨、耐蚀和抗疲劳的镍基复合梯度涂层，即以扳轴为基体，在该基体表面的复合梯度涂层采用超音速等离子喷涂而成，如图3所示，所述的复合梯度涂层由位于基体表面的过渡层，位于过渡层表面的中间层，以及位于中间层表面的耐磨、抗疲劳的工作层组成。
[0026]4)真空重熔:把待修复件放入真空炉中进行重熔处理。
[0027]5)修型:研磨修型，达到成品件的外形尺寸和表面粗糙度。
[0028]实施例3
对新加工的扳轴制造的具体实施步骤为:
I)机加:机加成形，外形预留涂层厚度尺寸。
[0029]2)表面预处理:对扳轴表面除油，采用喷砂或打磨的方法去除表面氧化层。
[0030]3)扳轴表面喷涂镍基复合梯度涂层:对加工的扳轴表面采用超音速等离子喷涂制备适合气动扳轴服役工况的耐磨、耐蚀和抗疲劳的镍基复合梯度涂层，即以扳轴为基体，在该基体表面的复合梯度涂层采用超音速等离子喷涂而成，如图3所示，所述的复合梯度涂层由位于基体表面的过渡层，位于过渡层表面的中间层，以及位于中间层表面的耐磨、抗疲劳的工作层组成。
[0031]4)真空重熔:把喷涂件放入真空炉中进行重熔处理。
[0032]5)修型:研磨修型，达到成品件的外形尺寸和表面粗糙度。
[0033]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
【主权项】
1.一种气动扳轴和扳轴头，所述扳轴头焊接在扳轴体的端部，在所述扳轴体端部设有轴向盲孔，所述轴向盲孔用于连接所述的扳轴头；在所述扳轴头上设有工作段与连接段，所述连接段插接在与所述的轴向盲孔内，其特征在于:在所述扳轴头的工作段上设有方头段、曲面段与圆柱段三个部分，在所述方头段、曲面段上设置镍基复合梯度涂层，所述涂层与所述的圆柱段平滑连接，所述梯度涂层梯度涂层厚度0.5?2mm，方头段、曲面段上涂层平滑过渡。
2.一种气动扳轴和扳轴头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)废旧扳轴的加工:对方头断裂的废旧扳轴在靠近曲面的圆柱部位切去失效端头，在剩余的扳轴体的切面加工轴向盲孔，盲孔尺寸与扳轴头连接段匹配； 2)扳轴头的加工:采用原扳轴同类材料或淬透性更好材料的锻造毛坯加工，保证扳轴头与剩下扳轴体匹配； 3)预处理:对扳轴头、扳轴体表面及盲孔除油，采用喷砂或打磨的方法去除表面氧化层； 4)扳轴头制备镍基复合梯度涂层:对加工的扳轴头表面采用超音速等离子、或火焰、或电弧喷涂制备适合气动扳轴服役工况的耐磨、耐蚀和抗疲劳的复合梯度涂层，即以扳轴头为基体，在该基体表面的复合梯度涂层采用超音速等离子、或火焰、或电弧喷涂而成，所述的复合梯度涂层包括位于基体表面的过渡层，位于过渡层表面的中间层，以及位于中间层表面的耐磨、抗疲劳的工作层； 其中喷过渡层厚度0.1?0.3mm，中间层厚度0.2?0.5mm，工作层层厚度0.3?.1.2mm ； 5)装配:将喷涂好涂层的扳轴头与扳轴体装配； 6)真空钎焊:采用真空钎焊的方法将扳轴头与扳轴体固定连接成整体，同时对扳轴头表面的涂层进行重熔处理； 7)修型:研磨修型。
【专利摘要】一种气动扳轴和扳轴头及其制造方法，扳轴头焊接在扳轴体的端部，在扳轴体端部设有轴向盲孔，轴向盲孔用于连接扳轴头；在扳轴头上设有工作段与连接段，将连接段插接在轴向盲孔内；在扳轴头的工作段上设有方头段、曲面段与圆柱段，在方头段、曲面段上设置镍基复合梯度涂层，涂层与圆柱段平滑连接，其制造方法为：扳轴头工作段上的方头段和曲面段喷涂镍基复合梯度涂层；将喷头好涂层的扳轴头与扳轴体采用真空钎焊固定连接在一起，同时对涂层进行了重熔处理。本发明为新扳轴制造、磨损或断裂的失效气动板轴的再制造提供了方法，通过该方法制造或再制造的扳轴可以获得应力缓和、高结合强度的耐磨、耐蚀和抗疲劳功能涂层，从而达到提高气动扳轴的工作寿命。
【IPC分类】C23C24-10, B23P15-00, C23C4-06, B25B23-00, C23C4-12
【公开号】CN104526287
【申请号】CN201510013553
【发明人】温祯洪
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月12日