一種液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種煤礦用液壓缸活塞桿表面或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法，針對煤礦用液壓缸活塞桿表面或中級缸外表面損傷失效后的再制造，結(jié)合長期實踐創(chuàng)新設(shè)計出一種采用特定金屬粉末配比的金屬絲材作為粉芯絲材即由不銹鋼箔層包裹主要成分為Cr、Ni和Fe的金屬粉末構(gòu)成，并創(chuàng)新的基于電弧熱噴涂的工藝方法進行表面的修復(fù)再制造，使得表面修復(fù)層的耐腐蝕性能及硬度與表面激光熔敷技術(shù)相當(dāng)?shù)那疤嵯拢瑫r兼顧了良好的經(jīng)濟適用性及實際的生產(chǎn)效率，并完全能夠替代現(xiàn)有電鍍技術(shù)，在煤礦用液壓支架油缸中活塞桿及中級缸的修復(fù)利用中具有廣闊的推廣使用前景。
【專利說明】一種液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備的修復(fù)再制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的涉及液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]活塞桿和中級缸都屬于液壓缸的重要部件，其中活塞桿屬于單級和多級液壓缸中的必要部件，通常采用45#鋼或27simn合金鋼做成實心桿結(jié)構(gòu)，而中級缸則應(yīng)用于多級液壓缸系統(tǒng)中，通常采用45#鋼或27simn合金鋼做成空心管結(jié)構(gòu)，在中級缸的空心結(jié)構(gòu)中伸縮有活塞桿，同時中級缸自身又伸縮于更大直徑的外部油缸缸體內(nèi)。因此活塞桿表面、中級缸的外表面必須要具有很高的光潔度，如果活塞桿的表面出現(xiàn)腐蝕、劃痕等損傷或者變形，整個活塞桿可能因無法自如的伸縮于油缸缸體內(nèi)而無法被繼續(xù)使用，同理當(dāng)中級缸的外表面出現(xiàn)腐蝕、劃痕等損傷或者變形時，中級缸本身也無法伸縮于外部油缸缸體內(nèi)，進而會使得整個液壓油缸系統(tǒng)無法使用。在煤礦中廣泛使用的液壓支架，其支撐強度較大，而且液壓缸活塞桿及中級缸外表面在礦井工作面下的酸性腐蝕氣氛中使用6個月左右，往往會產(chǎn)生表面層腐蝕脫落、表面嚴(yán)重劃痕及活塞桿、中級缸的壓應(yīng)力彎曲等問題，造成液壓缸活塞桿表面及多級液壓油缸中的中級缸外表面出現(xiàn)嚴(yán)重的損傷，進而可能會造成液壓油缸失壓、泄壓等問題，嚴(yán)重影響液壓支架的整體支撐力，進而會危機整個采煤層工作面的安全，同時一旦發(fā)生這種表面損傷整個液壓缸也可能無法被繼續(xù)使用，因此需要對發(fā)生損傷的活塞桿或中級缸進行修復(fù)或者更換整個液壓支架。出于成本的考慮，現(xiàn)有技術(shù)中針對這種發(fā)生損傷的活塞桿或中級缸往往采用修復(fù)再制造的方法使其復(fù)原繼續(xù)被使用，目前主要存在三種針對煤礦用液壓支架活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)方法:
(一)、表面整體二次電鍍，這種方法是目前采用最為廣泛的修復(fù)方法，占到整體修復(fù)數(shù)量的85%-90%。失效后電鍍表面經(jīng)過化學(xué)退鍍、電鍍打底層、電鍍6價硬鉻、外圓打磨拋光來實現(xiàn)煤礦用液壓支架活塞桿表面、中級缸外表面的修復(fù)，該工藝鍍液穩(wěn)定，易于操作，表面鉻鍍層質(zhì)量比較高，但是存在的問題也十分突出；(I)、含鉻廢水和廢氣嚴(yán)重致癌，屬國家一類控制排放物，對環(huán)境和生產(chǎn)工人的危害極大；(2)、鍍層厚度十分有限(0.03-0.05mm),同時超過0.1Omm后電鍍的結(jié)合強度明顯下降，因此對于活塞桿及中級缸受到壓應(yīng)力后的彎曲變形不能修復(fù)；(3)、使用過程中容易出現(xiàn)大面積的起皮、鼓包，嚴(yán)重影響零件表面的防腐性能。
[0003]( 二)、表面局部電刷鍍；表面局部電刷鍍工藝修復(fù)表面具有成本低、修復(fù)速度快、無環(huán)境污染的優(yōu)點，因而在工業(yè)上有一定的應(yīng)用。但是限制該工藝應(yīng)用的最重要缺點主要有兩個:(I)、只能進行很小的局部損傷的修復(fù)，不能針對煤礦用液壓支架中活塞桿、中級缸表面產(chǎn)生的大面積劃傷、表面腐蝕及剝落進行修復(fù)；(2)電鍍液由于兼顧不了環(huán)境污染的要求，因此表面一般采用電鍍金屬鎳，其硬度小于電鍍硬鉻表面。
[0004](三)、表面激光熔敷。表面激光熔敷是近年來興起的一種表面修復(fù)技術(shù)，目前研究性機構(gòu)這方面的工作做得很多，其特點是防腐蝕性能及硬度均高于電鍍硬鉻修復(fù)，同時與基材間具有良好的結(jié)合強度。但是其缺點同樣十分突出:(I)成本過高是其最大的問題，由于要針對修復(fù)的活塞桿及中級缸的全表面進行修復(fù)，成本超過了零件自身價格的2-3倍；同時修復(fù)的時間周期也是不能接受的；(2)、表面熔覆單層厚度較薄，不能解決較大彎曲度零件的修復(fù)，而進行2、3次的多次熔敷其時間周期同樣需要延長2-3倍。這些缺陷直接限制了表面激光熔敷在煤礦用液壓支架修復(fù)中的廣泛應(yīng)用。
[0005]因此提供一種能夠有效替代電鍍的、同時兼顧使用性能和經(jīng)濟性能的煤礦用液壓支架活塞桿或中級缸外表面損傷的修復(fù)再制造技術(shù)一直是煤礦采掘零件修復(fù)中最為關(guān)注的技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，創(chuàng)新的提供一種煤礦用液壓缸活塞桿表面或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法，針對煤礦用液壓缸活塞桿表面或中級缸外表面損傷失效后的再制造，結(jié)合長期實踐創(chuàng)新設(shè)計出一種采用特定金屬粉末配比的金屬絲材作為粉芯絲材，并基于電弧熱噴涂的工藝方法進行表面的修復(fù)再制造，使得表面修復(fù)層的耐腐蝕性能及硬度與表面激光熔敷技術(shù)相當(dāng)?shù)那疤嵯拢瑫r兼顧了良好的經(jīng)濟適用性及實際的生產(chǎn)效率，并完全能夠替代現(xiàn)有電鍍技術(shù)，在煤礦用液壓支架油缸中活塞桿及中級缸的修復(fù)利用中具有廣闊的推廣使用前景。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
一種液壓缸活塞桿或中級缸的外表面修復(fù)再制造方法，包括以下步驟:
(1)將活塞桿或中級缸裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，按照能完全去除表面殘留電鍍層的最小切削量來控制車削厚度；
(2)對車削處理后的活塞桿或中級缸的外表面進行噴砂處理；
(3)將噴砂處理后的活塞桿或中級缸放置在烘箱中預(yù)熱預(yù)定時間；
(4)將預(yù)熱后的活塞桿或中級缸裝夾在電弧熱噴涂裝置上，并采用直徑1.6-3.0mm的粉芯絲材對其外表面進行電弧熱噴涂，噴涂工作電壓控制在38-40V，噴涂工作電流控制在190-210A，噴涂氣壓控制在0.5-0.6Mpa，噴槍出口至活塞桿或中級缸外表面的距離為220-280mm,噴涂層的厚度控制在0.3-2.7mm，所述粉芯絲材由不銹鋼箔層包裹主要成分為Cr、Ni和Fe的金屬粉末構(gòu)成；
(5)對電弧熱噴涂處理后的活塞桿或中級缸外表面進行磨削處理，保證磨削處理后表面粗糙度處于0.40 μ m以下；
(6)對磨削處理后的活塞桿或中級缸的外表面采用封孔劑進行封孔處理；
(7)將封孔處理后的活塞桿或中級缸進行烘干，待封孔劑固化后自然冷卻，完成整個活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造。
[0008]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中步驟(I)中車削厚度范圍為0.3-2.0mm,且經(jīng)車削處理后活塞桿或中級缸外表面的粗糙度大于1.6 μ m。
[0009]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中步驟(2)中噴砂采用18-20目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓為0.6Mpa-0.8Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理噴砂后表面。
[0010]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中步驟(3)中預(yù)熱溫度控制在100C ±10°C，預(yù)熱時間為30min左右。
[0011]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中所述步驟(5)具體包括將電弧熱噴涂處理后的活塞桿或中級缸裝夾在外圓磨床上，采用磨削砂輪對其外表面進行磨削處理，磨削砂輪的線速度控制在20-25m/s，單次磨削徑向進給量控制在0.15-0.20mm，磨削軸向速度控制在30-50mm/min,其中所述外圓磨床中磨削砂輪優(yōu)選為鉻剛玉砂輪,砂輪粒度為100 目。
[0012]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中所述步驟(6)具體包括在磨削處理后的活塞桿或中級缸的外表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜置半小時后擦干表面殘余的封孔劑。
[0013]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中所述步驟(7)具體包括將封孔處理后的活塞桿或中級缸放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度控制在100°c ±10°C，固化時間控制在60min左右，然后將活塞桿或中級缸取出并自然冷卻。
[0014]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中步驟(4)中，在噴涂過程中控制電弧熱噴涂裝置中的噴槍做水平往復(fù)移動、同時控制活塞桿或中級缸進行轉(zhuǎn)動，且噴槍垂直于活塞桿或中級缸外表面圓切線方向布置，所述活塞桿或中級缸的轉(zhuǎn)速為18-34r/min，所述噴槍的水平移動速度與所述轉(zhuǎn)速配合以完成活塞桿或中級缸整個外表面的噴涂；所述粉芯絲材的組成結(jié)構(gòu)為:由厚度在0.1-0.3mm的不銹鋼箔層包裹成直徑在1.6_3mm的圓筒狀結(jié)構(gòu)，在所述圓筒內(nèi)填充由42-44%質(zhì)量的Cr、16-18%質(zhì)量的N1、3_4%質(zhì)量的B、l%質(zhì)量的Y203、1.0-1.5%質(zhì)量的Si和余量Fe組成的目數(shù)范圍處于90-160目的金屬粉末。
[0015]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中步驟4中所述的電弧熱噴涂裝置包括:噴槍1、送絲機構(gòu)2、水平行走機構(gòu)3、調(diào)節(jié)支架4、一維滑臺5、零件裝夾平臺6、熱噴涂控制柜7、電源機箱8、裝夾控制柜9、旋轉(zhuǎn)卡盤10、頂緊機構(gòu)11、噴涂工作臺12和水平導(dǎo)軌14，所述零件裝夾平臺6水平放置且一端安裝有旋轉(zhuǎn)卡盤10、另一端與旋轉(zhuǎn)卡盤10正對的安裝有頂緊機構(gòu)11，所述活塞桿或中級缸裝夾在所述旋轉(zhuǎn)卡盤10和頂緊機構(gòu)11之間，所述一維滑臺5與所述零件裝夾平臺6平行放置，在所述一維滑臺5上設(shè)置所述水平導(dǎo)軌14，在所述水平導(dǎo)軌14上滑動連接有所述水平行走機構(gòu)3，在所述水平行走機構(gòu)3上安裝有所述調(diào)節(jié)支架4，在所述調(diào)節(jié)支架4的頂端安裝有所述噴涂工作臺12，在所述噴涂工作臺12上安裝有所述噴槍I和送絲機構(gòu)2，所述熱噴涂控制柜7用于控制噴槍I和送絲機構(gòu)2，所述裝夾控制柜9控制旋轉(zhuǎn)卡盤10轉(zhuǎn)動和水平行走機構(gòu)3水平移動，
進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的修復(fù)再制造方法，其中所述液壓缸活塞桿或中級缸采用用45#鋼或27simn合金鋼做成，修復(fù)后所述活塞桿或中級缸外表面的宏觀硬度處于HRC:45-50，表面噴涂層與基材結(jié)合強度大于35Mpa，壁表面直線度〈0.05 (mm/m)，CASS耐腐蝕試驗時間大于72小時。
[0016]通過本發(fā)明的技術(shù)方案至少能夠達到以下技術(shù)效果:
1)、本發(fā)明所述方案采用了創(chuàng)新設(shè)計配比的粉芯絲材，相對于電鍍硬鉻工藝具有更高的表面宏觀硬度(HRC)，可提高修復(fù)后零件在煤礦工作面下惡劣環(huán)境中表面的耐磨損及抗劃傷性能；
2)、本發(fā)明所述方案通過厚度可控的電弧噴涂層(0.3-2.7mm，傳統(tǒng)電鍍層厚度在
0.030-0.055mm),不僅在環(huán)保的前提下可修復(fù)表面的電鍍層失效問題，同時對于液壓缸活塞桿或中級缸長期承受壓應(yīng)力條件下的彎曲變形同樣具有可修復(fù)性，工藝適用面更廣；
3)、本發(fā)明所述方案中的修復(fù)熱噴涂表面由于保護層厚度大，同時結(jié)合強度的90%以上來自機械結(jié)合，因此在腐蝕環(huán)境下工作不易產(chǎn)生表面的工作層起皮、鼓包；
4)、本發(fā)明所述方案完全避免了傳統(tǒng)電鍍硬鉻修復(fù)技術(shù)帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，具有良好的環(huán)保性；
5)、總之本發(fā)明所述方案相對傳統(tǒng)電鍍工藝及目前的刷鍍、激光熔敷工藝，在修復(fù)煤礦用液壓缸活塞桿或中級缸外表面中，具有更好的工藝適用性，并在大幅提高修復(fù)性能的前提下兼顧了良好的經(jīng)濟適用性，在煤礦采掘零件修復(fù)中具有廣闊的市場推廣前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1為本發(fā)明所述液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法中所用到的電弧熱噴涂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中各附圖標(biāo)記的含義如下:
1、噴槍 |2、送絲機構(gòu)|3、水平行走機構(gòu)|4、調(diào)節(jié)支架 —
5、一維滑臺 6、零件裝夾平臺7、熱噴涂控制柜8、電源機箱
9、裝夾控制柜 10、旋轉(zhuǎn)卡盤U、頂緊機構(gòu)12、噴涂工作臺
13、履帶鏈 114、水平導(dǎo)軌

【具體實施方式】
[0019]以下對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚的理解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]首先對本發(fā)明所述液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法中所用到的電弧熱噴涂裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理進行描述，如附圖1所示的，所述電弧熱噴涂裝置包括:噴槍1、送絲機構(gòu)2、水平行走機構(gòu)3、調(diào)節(jié)支架4、一維滑臺5、零件裝夾平臺6、熱噴涂控制柜7、電源機箱8、裝夾控制柜9、旋轉(zhuǎn)卡盤10、頂緊機構(gòu)11、噴涂工作臺12、履帶鏈13和水平導(dǎo)軌14，所述零件裝夾平臺6水平放置，用于安裝待修復(fù)的液壓缸活塞桿或液壓缸中級缸，在所述零件裝夾平臺6的一端安裝有旋轉(zhuǎn)卡盤10，所述旋轉(zhuǎn)卡盤10優(yōu)選為三爪卡盤并能夠在裝夾控制柜9的控制下進行旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選的轉(zhuǎn)速在18-34r/min的范圍內(nèi)可調(diào)整，從而帶動其上安裝的待修復(fù)液壓缸活塞桿或液壓缸中級缸進行轉(zhuǎn)動，所述旋轉(zhuǎn)卡盤10的可裝夾零件直徑范圍為50-500mm ;同時在所述零件裝夾平臺6的另一端與所述旋轉(zhuǎn)卡盤10正對的安裝有頂緊機構(gòu)11，所述旋轉(zhuǎn)卡盤10與頂緊機構(gòu)11的中心處于同一水平軸線上，從而保證固定于其間的待修復(fù)工件水平布置，所述頂緊機構(gòu)11具有針狀頂緊端，且所述頂緊機構(gòu)11可根據(jù)零件的不同長度進行松開或鎖緊，以適應(yīng)不同的零件長度。進行電弧熱噴涂時待修復(fù)液壓缸活塞桿或液壓缸中級缸的一端裝夾在旋轉(zhuǎn)卡盤10之上，另一端用頂緊機構(gòu)11頂緊，保證活塞桿或中級缸能夠穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。所述一維滑臺5與所述零件裝夾平臺6平行放置，在所述一維滑臺5上設(shè)置有兩條水平導(dǎo)軌14，在所述水平導(dǎo)軌14上設(shè)置有水平行走機構(gòu)3，所述水平行走機構(gòu)3在其電機(未示出)的帶動下能夠在所述水平導(dǎo)軌14上沿水平方向進行前后滑行，并由所述裝夾控制柜9進行自動控制。在兩條水平導(dǎo)軌8之間設(shè)置有履帶鏈13，所述履帶鏈13用于收納相關(guān)導(dǎo)線和管道以簡化管線布置，并保證設(shè)備的使用安全性。在所述水平行走機構(gòu)3上安裝有調(diào)節(jié)支架4，所述調(diào)節(jié)支架10自身能夠進行垂直方向的高低調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)支架4的頂端安裝有噴涂工作臺12,所述噴涂工作臺12上安裝有噴槍I和送絲機構(gòu)2，從而由所述噴涂工作臺12、噴槍I和送絲機構(gòu)2組成的噴涂單元通過調(diào)節(jié)支架4能夠進行豎直方向的高低調(diào)節(jié)，通過水平行走機構(gòu)3能夠沿一維滑臺5進行水平方向的移動，從而能夠?qū)娡繂卧械膰姌孖以理想距離垂直對準(zhǔn)待修復(fù)液壓缸活塞桿或液壓缸中級缸的外表面，便于電弧熱噴涂的進行。為進一步提高噴涂自動化程度，所述熱噴涂控制柜7用于控制噴涂單元，包括控制噴槍I的參數(shù)進行電弧噴涂、控制送絲機構(gòu)2及時向噴槍I內(nèi)提供粉芯絲材。所述噴槍I的驅(qū)動導(dǎo)線、所述送絲機構(gòu)2的送絲管道通過調(diào)節(jié)支架4的中部通孔后排布于所述履帶鏈9之內(nèi)。所述電弧熱噴涂裝置在噴涂工作過程中，調(diào)節(jié)好各部件包括活塞桿或中級缸的安裝位置后，所述熱噴涂控制柜7和裝夾控制柜9相互配合、同步工作，通過熱噴涂控制柜7控制噴槍I啟動、送絲機構(gòu)2工作，開始噴涂，同時通過裝夾控制柜9根據(jù)噴涂量控制水平行走機構(gòu)3按預(yù)定速度進行水平往復(fù)移動，并同時控制旋轉(zhuǎn)卡盤10帶動活塞桿或中級缸進行轉(zhuǎn)動，如此往復(fù)的在活塞桿或中級缸外表面形成螺旋形噴涂線，直至完成整個外表面的噴涂，在噴涂工作中保證噴槍I始終垂直于活塞桿或中級缸外表面即嗔涂角度始終保持90°。
[0021]接著詳細描述本發(fā)明所述液壓缸活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造方法，具體包括以下步驟:
(I)將液壓缸活塞桿或中級缸(用45#鋼或27simn合金鋼做成)裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，車削厚度的控制按照能完全去除表面殘留電鍍層的最小切削量控制，優(yōu)選的車削厚度范圍為0.3-2.0mm,同時經(jīng)車削后活塞桿或中級缸外表面的粗糙度>L 6 μ m0
[0022](2)將步驟(I)處理后的液壓缸活塞桿或中級缸外表面進行噴砂處理，噴砂采用18-20目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓為0.6Mpa-0.8Mpa，噴砂后使用同樣壓強(0.6Mpa-0.8Mpa)的高壓氣體清理噴砂后表面；
(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的液壓缸活塞桿或中級缸放置在烘箱中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在100°C ±10°C，預(yù)熱時間為30min左右；
(4 )將經(jīng)步驟(3 )預(yù)熱后的液壓缸活塞桿或中級缸立即(自步驟(2 )噴砂處理后需在4個小時內(nèi)進行電弧熱噴涂)裝夾在專用的上述電弧熱噴涂裝置上進行電弧熱噴涂，具體的將預(yù)熱后的液壓缸活塞桿或中級缸的一端裝夾在旋轉(zhuǎn)卡盤10的三爪上，另一端用頂緊機構(gòu)11頂緊，使活塞桿或中級缸保持水平，接著通過調(diào)節(jié)支架4和一維滑臺5調(diào)節(jié)噴槍4出口與活塞桿或中級缸外表面垂直且保證噴槍4與外表面間的距離為最佳噴涂距離，然后通過熱噴涂控制柜7啟動噴槍I和送絲機構(gòu)2工作，開始噴涂，同時通過裝夾控制柜9根據(jù)噴涂量控制水平行走機構(gòu)3按預(yù)定速度進行水平往復(fù)移動、并同時控制旋轉(zhuǎn)卡盤10帶動活塞桿或中級缸進行轉(zhuǎn)動。具體的各噴涂參數(shù)為:噴涂采用直徑1.6-3_粉芯絲材進行電弧熱噴涂，噴槍熱噴涂時電壓控制在38-40V，電流控制在190-210A的范圍內(nèi)，噴涂氣壓為
0.5-0.6Mpa，噴槍噴涂時垂直于活塞桿或中級缸外圓的切線方向，且噴槍距離活塞桿或中級缸外表面為220-280mm,旋轉(zhuǎn)卡盤帶動活塞桿或中級缸進行轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速為18_34r/min,水平行走機構(gòu)3的水平移動速度根據(jù)活塞桿或中級缸外徑以及噴涂量進行設(shè)定，以與轉(zhuǎn)速相配合的完成整個活塞桿或中級缸外表面的噴涂為準(zhǔn)，并控制活塞桿或中級缸外表面的電弧噴涂層的厚度在0.3-2.7mm的范圍內(nèi)；作為本發(fā)明創(chuàng)新之一的所述粉芯絲材的具體組成和結(jié)構(gòu)為:采用厚度在0.1-0.3厚度(優(yōu)選0.2mm)的316L (優(yōu)選)不銹鋼箔層包裹成直徑
1.6-3.0mm (優(yōu)選2.0mm)圓筒線狀結(jié)構(gòu)，在所述圓筒內(nèi)填充如下組成(質(zhì)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，并控制粉末的目數(shù)范圍處于90-160目，以此來形成專用于解決本發(fā)明所述問題的粉芯絲材，其中的各組合含量的變化范圍較小，這屬于本 申請人:經(jīng)過長期實踐總結(jié)出來的，處于這些含量范圍之內(nèi)時具有良好的噴涂性能，包括各微量組份的創(chuàng)新選擇都是非常必要的。采用這種組成和結(jié)構(gòu)的粉芯絲材，通過噴槍按上述條件進行熱噴涂后，噴涂表面的硬度處于HRC:45-50，且表面噴涂層與基材的結(jié)合強度> 35Mpa，同時基于所述粉芯絲材的熱噴涂層對煤礦用水中Cl—、S04_2離子具有強大的耐腐蝕性，采用標(biāo)準(zhǔn)銅加速酸性鹽霧腐蝕試驗(CASS)時間大于72小時，因此基于上述電弧熱噴涂層滿足了液壓支架油缸中活塞桿及中級缸在煤礦環(huán)境中的使用性能要求。
[0023](5)將經(jīng)步驟(4)電弧熱噴涂后的活塞桿或中級缸裝夾與外圓磨床上，對其外表面磨削至標(biāo)準(zhǔn)工藝要求尺寸，其中磨削砂輪的線速度控制在20-25m/s，單次磨削徑向進給量為0.15-0.20mm,磨削軸向速度為30-50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra > 0.40 μ m (小于等于0.40μπι);其中所述外圓磨床中磨削砂輪優(yōu)選為鉻剛玉砂輪，砂輪粒度為100目。
[0024](6)將步驟(5)經(jīng)過外圓磨床的磨削處理后的活塞桿或中級缸的外表面進行封孔處理，在光潔的外表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜止半小時后擦拭干凈表面殘余的液體固化劑；
(7)將步驟(6)處理后的活塞桿或中級缸再次放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度100°C ±10°C，固化時間約為60min。
[0025](8)將步驟(7)處理后的活塞桿或中級缸取出并自然冷卻后完成整個外表面的修復(fù)再制造。
[0026]實施例1
對外徑Φ380πιπι的液壓缸活塞桿或中級缸的外表面進行修復(fù)再制造，包括以下步驟:
(1)將活塞桿或中級缸裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，
車削厚度為1.0mm ；
(2)將處理后的活塞桿或中級缸外表面進行噴砂處理，噴砂采用18目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓0.7Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理噴砂后表面；
(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的活塞桿或中級缸放置在烘箱中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100C ±10°C，預(yù)熱時間為 30min ；
(4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)熱后的活塞桿或中級缸立即裝夾在電弧熱噴涂裝置上進行電弧熱噴涂，具體的噴涂參數(shù)為:采用直徑2.5_粉芯絲材進行電弧熱噴涂，熱噴涂時電壓控制在40V,電流控制在210A，噴涂氣壓為0.6Mpa，噴槍噴涂時垂直于活塞桿或中級缸外圓的切線方向，噴槍距離活塞桿或中級缸外表面距離為280mm，活塞桿或中級缸的轉(zhuǎn)速在18r/min，控制噴涂層厚度在1.5-2.0mm間，所述粉芯絲材的具體組成為:在0.2_厚不銹鋼包裹層內(nèi)包裹的如下組成的粉末(質(zhì)量百分比):Cr:42%, Ni:16%, B:4%, Y2O3:1%> S1: 1%, Fe:36%，并控制粉末的目數(shù)處于100-120目之間。
[0027](5)將經(jīng)步驟(4)電弧熱噴涂后的活塞桿或中級缸裝夾與外圓磨床上，磨削至標(biāo)準(zhǔn)工藝要求尺寸，其中磨削砂輪的線速度控制在25m/s,單次磨削徑向進給量為0.15mm,磨削軸向速度為30mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)將步驟(5)經(jīng)過外圓磨床磨削處理后的活塞桿或中級缸進行封孔處理，在光潔的金屬表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜止半小時后擦拭干凈表面殘余的液體固化劑；
(7)將步驟(6)處理后的活塞桿或中級缸再次放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度100°C ±10°C，固化時間為60min ；
(8)將步驟(7)處理后的活塞桿或中級缸取出并自然冷卻后完成整個外表面的修復(fù)再制造。
[0028]實施例2
對外徑Φ260πιπι的活塞桿或中級缸的外表面進行修復(fù)再制造:
(1)將活塞桿或中級缸裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，
車削厚度為1.0mm ；
(2)將處理后的活塞桿或中級缸外表面進行噴砂處理，噴砂采用18目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓0.7Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理噴砂后表面；
(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的活塞桿或中級缸放置在烘箱中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100C ±10°C，預(yù)熱時間為 30min ；
(4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)熱后的活塞桿或中級缸立即裝夾在電弧熱噴涂裝置上進行電弧熱噴涂，具體的噴涂參數(shù)為:采用直徑2.0mm粉芯絲材進行電弧熱噴涂，熱噴涂時電壓控制在38V,電流控制在190A，噴涂氣壓為0.5Mpa，噴槍噴涂時垂直于活塞桿或中級缸外圓的切線方向，噴槍距離活塞桿或中級缸外表面距離為220mm，活塞桿或中級缸的轉(zhuǎn)速在34r/min，控制噴涂層厚度在1.0-1.5mm間，所述粉芯絲材的具體組成為:在0.25mm厚不銹鋼包裹層內(nèi)包裹的如下組成的粉末(質(zhì)量百分比):Cr:44%, Ni:18%, B:3%, Y2O3:1%> S1: 1%, Fe:33%，并控制粉末的目數(shù)處于100-120目之間。
[0029](5)將經(jīng)步驟(4)電弧熱噴涂后的活塞桿或中級缸裝夾與外圓磨床上，磨削至標(biāo)準(zhǔn)工藝要求尺寸，其中磨削砂輪的線速度控制在25m/s,單次磨削徑向進給量為0.15mm,磨削軸向速度為30mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)將步驟(5)經(jīng)過外圓磨床磨削處理后的活塞桿或中級缸進行封孔處理，在光潔的金屬表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜止半小時后擦拭干凈表面殘余的液體固化劑；
(7)將步驟(6)處理后的活塞桿或中級缸再次放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度100°C ±10°C，固化時間為60min ；
(8)將步驟(7)處理后的活塞桿或中級缸取出并自然冷卻后完成整個外表面的修復(fù)再制造。
[0030]實施例3
對外徑Φ 150mm的活塞桿外表面進行修復(fù)再制造:
(1)將活塞桿裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，車削厚度為 0.8mm ;
(2)將處理后的活塞桿外表面進行噴砂處理，噴砂采用20目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓
0.6Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理噴砂后表面；
(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的活塞桿放置在烘箱中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100°C±10°C，預(yù)熱時間為30min ； (4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)熱后的活塞桿立即裝夾在電弧熱噴涂裝置上進行電弧熱噴涂，具體的噴涂參數(shù)為:采用直徑1.6mm粉芯絲材進行電弧熱噴涂，熱噴涂時電壓控制在39V，電流控制在200A，噴涂氣壓為0.5Mpa，噴槍噴涂時垂直于活塞桿外圓的切線方向，噴槍距離活塞桿外表面距離為250mm,活塞桿的轉(zhuǎn)速在30r/min,控制噴涂層厚度在0.5-1.0mm間,所述粉芯絲材的具體組成為:在0.15_厚不銹鋼包裹層內(nèi)包裹的如下組成的粉末(質(zhì)量百分比):Cr:43%,Ni:17%,B:3%, Y2O3:l%、S1:l%、Fe:35%，并控制粉末的目數(shù)處于 100-120 目之間。
[0031](5)將經(jīng)步驟(4)電弧熱噴涂后的活塞桿裝夾與外圓磨床上，磨削至標(biāo)準(zhǔn)工藝要求尺寸，其中磨削砂輪的線速度控制在20m/s,單次磨削徑向進給量為0.18mm,磨削軸向速度為50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)將步驟(5)經(jīng)過外圓磨床磨削處理后的活塞桿進行封孔處理，在光潔的金屬表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜止半小時后擦拭干凈表面殘余的液體固化劑；
(7)將步驟(6)處理后的活塞桿再次放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度100C ±10°C，固化時間為 60min ；
(8)將步驟(7)處理后的活塞桿取出并自然冷卻后完成整個外表面的修復(fù)再制造。
[0032]實施例4
對外徑Φ60πιπι的活塞桿外表面進行修復(fù)再制造:
(1)將活塞桿裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，車削厚度為 0.8mm ;
(2)將處理后的活塞桿外表面進行噴砂處理，噴砂采用20目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓
0.6Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理噴砂后表面；
(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的活塞桿放置在烘箱中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100°C±10°C，預(yù)熱時間為30min ；
(4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)熱后的活塞桿立即裝夾在電弧熱噴涂裝置上進行電弧熱噴涂，具體的噴涂參數(shù)為:采用直徑3mm粉芯絲材進行電弧熱噴涂，熱噴涂時電壓控制在39V，電流控制在200A，噴涂氣壓為0.5Mpa，噴槍噴涂時垂直于活塞桿外圓的切線方向，噴槍距離活塞桿外表面距離為250mm,活塞桿的轉(zhuǎn)速在30r/min,控制噴涂層厚度在0.5-0.8mm間,所述粉芯絲材的具體組成為:在0.2mm厚不銹鋼包裹層內(nèi)包裹的如下組成的粉末(質(zhì)量百分比):Cr:43%,Ni:17%,B:4%,Y2O3:l%、S1:l.5%、Fe:33.5%，并控制粉末的目數(shù)處于 120-130 目之間。
[0033](5)將經(jīng)步驟(4)電弧熱噴涂后的活塞桿裝夾與外圓磨床上，磨削至標(biāo)準(zhǔn)工藝要求尺寸，其中磨削砂輪的線速度控制在20m/s,單次磨削徑向進給量為0.18mm,磨削軸向速度為50mm/min,磨削后表面粗糙度Ra小于0.40 μ m ;
(6)將步驟(5)經(jīng)過外圓磨床磨削處理后的活塞桿進行封孔處理，在光潔的金屬表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜止半小時后擦拭干凈表面殘余的液體固化劑；
(7)將步驟(6)處理后的活塞桿再次放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度100C ±10°C，固化時間為 60min ；
(8)將步驟(7)處理后的活塞桿取出并自然冷卻后完成整個外表面的修復(fù)再制造。
[0034]對比例I 采用常規(guī)的二次整體電鍍技術(shù)修復(fù)外徑380mm的中級缸。
[0035]對比例2
采用常規(guī)的二次整體電鍍技術(shù)修復(fù)外徑105mm的活塞桿。
[0036]表I給出上述各實施例和對比例的修復(fù)效果對比結(jié)果:
表I液壓缸活塞桿或中級缸再制造后檢驗結(jié)果
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可見通過本發(fā)明所述方法修復(fù)的活塞桿或中級缸相對于傳統(tǒng)的電鍍技術(shù)，表面光潔度和硬度更高，直線度好，而且修復(fù)層與基材的結(jié)合強度高，具有很好的抗腐蝕性能，同時價格卻遠低于激光熔敷技術(shù)，且修復(fù)層厚度可以遠大于激光熔敷技術(shù)能夠達到的最大厚度，具體對比如表2所示。
[0037]表2本發(fā)明所述方法與現(xiàn)有工藝整體對比說明 XE￠5-- ----ι.........sfti I WW I 3I zrI s i
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因此本發(fā)明所述方案相對傳統(tǒng)電鍍、刷鍍工藝，在修復(fù)煤礦用液壓缸活塞桿或中級缸外表面中，具有更好的工藝適用性和市場價值，相對于激光熔敷工藝，在大幅提高修復(fù)性能的前提下兼顧了良好的經(jīng)濟適用性，因此本發(fā)明所述方案完全能夠替代現(xiàn)有電鍍技術(shù)，在煤礦用液壓支架油缸中活塞桿及中級缸的修復(fù)利用中具有廣闊的市場推廣前景。
[0038]以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本發(fā)明的技術(shù)方案限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護的技術(shù)范疇，本發(fā)明具體的保護范圍以權(quán)利要求書的記載為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓缸活塞桿或中級缸的外表面修復(fù)再制造方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將活塞桿或中級缸裝夾在標(biāo)準(zhǔn)車床上，車削去除表面殘留的電鍍層，按照能完全去除表面殘留電鍍層的最小切削量來控制車削厚度； (2)對車削處理后的活塞桿或中級缸的外表面進行噴砂處理； (3)將噴砂處理后的活塞桿或中級缸放置在烘箱中預(yù)熱預(yù)定時間； (4)將預(yù)熱后的活塞桿或中級缸裝夾在電弧熱噴涂裝置上，并采用直徑1.6-3.0mm的粉芯絲材對其外表面進行電弧熱噴涂，噴涂工作電壓控制在38-40V，噴涂工作電流控制在190-210A，噴涂氣壓控制在0.5-0.6Mpa，噴槍出口至活塞桿或中級缸外表面的距離為220-280mm,噴涂層的厚度控制在0.3-2.7mm，所述粉芯絲材由不銹鋼箔層包裹主要成分為Cr、Ni和Fe的金屬粉末構(gòu)成； (5)對電弧熱噴涂處理后的活塞桿或中級缸外表面進行磨削處理，保證磨削處理后表面粗糙度處于0.40 μ m以下； (6)對磨削處理后的活塞桿或中級缸的外表面采用封孔劑進行封孔處理； (7)將封孔處理后的活塞桿或中級缸進行烘干，待封孔劑固化后自然冷卻，完成整個活塞桿或中級缸外表面的修復(fù)再制造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中步驟(I)中車削厚度范圍為0.3-2.0mm,且經(jīng)車削處理后活塞桿或中級缸外表面的粗糙度大于1.6 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中步驟(2)中噴砂采用18-20目的棕剛玉砂材，噴砂氣壓為0.6Mpa-0.8Mpa，噴砂后使用同樣壓強的高壓氣體清理嗔砂后表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中步驟(3)中預(yù)熱溫度控制在100°C ±10°C，預(yù)熱時間為30min左右。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，所述步驟(5)具體包括將電弧熱噴涂處理后的活塞桿或中級缸裝夾在外圓磨床上，采用磨削砂輪對其外表面進行磨削處理，磨削砂輪的線速度控制在20-25m/s，單次磨削徑向進給量控制在0.15-0.2mm,磨削軸向速度控制在30-50mm/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，所述步驟(6)具體包括在磨削處理后的活塞桿或中級缸的外表面噴涂或刷涂丙烯酸酯封孔劑，靜置半小時后擦干表面殘余的封孔劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，所述步驟(7)具體包括將封孔處理后的活塞桿或中級缸放入烘箱內(nèi)，使封孔劑進行固化，固化溫度控制在100C ±10°C，固化時間控制在60min左右，然后將活塞桿或中級缸取出并自然冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中步驟(4)中，在噴涂過程中控制電弧熱噴涂裝置中的噴槍做水平往復(fù)移動、同時控制活塞桿或中級缸進行轉(zhuǎn)動，且噴槍垂直于活塞桿或中級缸外表面圓切線方向進行噴涂，所述活塞桿或中級缸的轉(zhuǎn)速為18-34r/min，所述噴槍的水平移動速度與所述轉(zhuǎn)速配合以完成活塞桿或中級缸整個外表面的噴涂；所述粉芯絲材的組成結(jié)構(gòu)為:由厚度在0.1-0.3mm的不銹鋼箔層包裹成直徑在1.6-3.0mm的圓筒狀結(jié)構(gòu)，在所述圓筒內(nèi)填充由42-44%質(zhì)量的Cr、16-18%質(zhì)量的N1、3-4%質(zhì)量的B、l%質(zhì)量的Y203、1.0-1.5%質(zhì)量的Si和余量Fe組成的目數(shù)范圍處于90-160目的金屬粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中步驟(4)中所述的電弧熱噴涂裝置包括:噴槍(I)、送絲機構(gòu)(2)、水平行走機構(gòu)(3)、調(diào)節(jié)支架(4)、一維滑臺(5)、零件裝夾平臺(6)、熱噴涂控制柜(7)、電源機箱(8)、裝夾控制柜(9)、旋轉(zhuǎn)卡盤(10)、頂緊機構(gòu)(11)、噴涂工作臺(12)和水平導(dǎo)軌(14)，所述零件裝夾平臺(6)水平放置且一端安裝有旋轉(zhuǎn)卡盤(10)、另一端與旋轉(zhuǎn)卡盤(10)正對的安裝有頂緊機構(gòu)(11),所述活塞桿或中級缸裝夾在所述旋轉(zhuǎn)卡盤(10)和頂緊機構(gòu)(11)之間，所述一維滑臺(5)與所述零件裝夾平臺(6)平行放置，在所述一維滑臺(5)上設(shè)置所述水平導(dǎo)軌(14)，在所述水平導(dǎo)軌(14)上滑動連接有所述水平行走機構(gòu)(3)，在所述水平行走機構(gòu)(3)上安裝有所述調(diào)節(jié)支架(4)，在所述調(diào)節(jié)支架(4)的頂端安裝有所述噴涂工作臺(12)，在所述噴涂工作臺(12)上安裝有所述噴槍(I)和送絲機構(gòu)(2 )，所述熱噴涂控制柜(7 )用于控制噴槍(I)和送絲機構(gòu)(2),所述裝夾控制柜(9)控制旋轉(zhuǎn)卡盤(10)轉(zhuǎn)動和水平行走機構(gòu)(3)水平移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的修復(fù)再制造方法，其特征在于，其中所述活塞桿或中級缸采用45#鋼或27simn合金鋼做成，修復(fù)后所述活塞桿或中級缸外表面的宏觀硬度處于HRC:45-50，表面噴涂層與基材結(jié)合強度大于35Mpa，表面直線度〈0.05 (mm/m)，CASS耐腐蝕試驗時間大于72小時。
【文檔編號】B23P6/00GK104191152SQ201410383316
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】王春昌, 劉鳴, 蘇成明, 張亞飛, 馬尚 申請人:陜西天元智能再制造有限公司