CN101758362B - 径向锻造机主缸柱塞的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向锻造机主缸柱塞的修复方法，本方法制作两个假轴连接于主缸柱塞的两端作为主缸柱塞和薄壁钢套加工的基准，薄壁钢套采用38CrMoAl锻件并经热处理调质和多道热处理消应力处理，其表面渗氮处理以提高硬度，在对主缸柱塞表面涂圆柱型固持胶后，薄壁钢套热处理加热后镶套至主缸柱塞，并对薄壁钢套磨削至设计尺寸；利用本方法可修复损伤的主缸柱塞，并可重复修复，恢复主缸柱塞的效用，大大降低了维修成本和修复周期，保证了生产设备的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种径向锻造机主缸柱塞的修复方法。
背景技术
径向锻造机主缸柱塞与锤头连接锻造高温钢锭，由于与坯料直接接触，虽然在设计时已经做了双层防护罩，但是由于氧化铁皮过多，很容易进入内部防护罩内，加上柱塞的高频率动作，造成柱塞表面与导向铜环的拉伤。由于柱塞与导向铜环间采用的是斯特式密封，如果存在稍微拉伤，就会造成密封失效，加上高温高压工况，严重时更会导致漏油。通常发生上述故障后，只能通过更换密封件和修磨柱塞、铜导向环表面来维持生产。该种修复方式效果非常不好，不仅更换密封件难度非常大，费用高，而且造成长时间停产，给企业造成了很大的损失。
主缸柱塞外圆表面经渗氮处理硬度非常高，表面拉伤不到1毫米，也无法采用堆焊修复。目前径向锻造机主缸柱塞外圆拉伤、磨损严重的只能通过更换主缸柱塞来恢复使用性能，而主缸柱塞新品备件价格占整台机器的费用较高，且由于主缸柱塞制作工艺较复杂、制作周期较长，严重影响了设备的正常运行，提高了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种径向锻造机主缸柱塞的修复方法，利用本方法可修复损伤的主缸柱塞，并可重复修复，恢复主缸柱塞的效用，大大降低了维修成本和修复周期，保证了生产设备的正常运行。
为解决上述技术问题，本发明径向锻造机主缸柱塞的修复方法包括如下步骤：
步骤一、根据主缸柱塞的外径尺寸，制作两个假轴，假轴一端为圆周方向 开有若干通孔的圆盘，两个假轴通过圆盘通孔采用螺栓同心地分别连接于主缸柱塞两端,圆盘直径与主缸柱塞外径的设计尺寸相等；
步骤二、制作三段薄壁钢套，薄壁钢套采用38CrMoAl锻件，锻件经粗车后作超声波探伤、II级检验，并进行热处理调质和三道稳定化处理，
第一次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至300℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
第二和第三次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至240℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
经稳定化处理后，薄壁钢套加工余量小于1mm，
步骤三、对薄壁钢套外圆表面采用气体渗氮处理，其表面硬度为HV1000，渗氮层深度为0.5～0.6mm；
步骤四、根据主缸柱塞直径的实际尺寸，以设于主缸柱塞两端的假轴外圆为基准车削和磨削主缸柱塞外圆至薄壁钢套过盈装配尺寸，经车削和磨削后主缸柱塞外圆的粗糙度为Ra0.8，薄壁钢套过盈量为0.10～0.15mm；
步骤五、装配薄壁钢套至主缸柱塞外圆，装配前主缸柱塞表面涂圆柱型固持胶，薄壁钢套热处理加热至120℃，将三段薄壁钢套依次套入主缸柱塞前段、中段和后段；
步骤六、以设于主缸柱塞两端的假轴外圆为基准，磨削装配好的三段薄壁钢套外圆至设计尺寸。
由于本发明径向锻造机主缸柱塞的修复方法采用了上述技术方案，即制作两个假轴连接于主缸柱塞的两端作为主缸柱塞和薄壁钢套加工的基准，薄壁钢套采用38CrMoAl锻件并经热处理调质和多道热处理消应力处理，其表面渗氮处理以提高硬度，在对主缸柱塞表面涂圆柱型固持胶后，薄壁钢套热处理加热后镶套至主缸柱塞，并对薄壁钢套磨削至设计尺寸；利用本方法可修复损伤的主缸柱塞，并可重复修复，恢复主缸柱塞的效用，大大降低了维修成本和修复周期，保证了生产设备的正常运行。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本方法主缸柱塞、薄壁钢套和假轴的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明径向锻造机主缸柱塞的修复方法包括如下步骤：
步骤一、根据主缸柱塞6的外径尺寸，制作两个假轴1，假轴1一端为圆周方向开有若干通孔的圆盘2，两个假轴1通过圆盘2通孔采用螺栓3同心地分别连接于主缸柱塞6两端，圆盘2直径与主缸柱塞6外径的设计尺寸相等；
步骤二、制作三段薄壁钢套4，薄壁钢套4采用38CrMoAl锻件，锻件经粗车后作超声波探伤、II级检验，并进行热处理调质和三道稳定化处理，
第一次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至300℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
第二和第三次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至240℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
经稳定化处理后，薄壁钢套4加工余量小于1mm，
步骤三、对薄壁钢套4外圆表面采用气体渗氮处理，其表面硬度为HV1000，渗氮层深度为0.5～0.6mm；
步骤四、根据主缸柱塞6直径的实际尺寸，以设于主缸柱塞6两端的假轴1外圆为基准车削和磨削主缸柱塞6外圆至薄壁钢套4过盈装配尺寸，经车削和磨削后主缸柱塞6外圆的粗糙度为Ra0.8，薄壁钢套4过盈量为0.10～0.15mm；
步骤五、装配薄壁钢套4至主缸柱塞6外圆，装配前主缸柱塞6表面涂圆柱型固持胶5，薄壁钢套4热处理加热至120℃，将三段薄壁钢套4依次套入主缸柱塞6前段、中段和后段；
步骤六、以设于主缸柱塞6两端的假轴1外圆为基准，磨削装配好的三段薄壁钢套4外圆至设计尺寸。
本方法中薄壁钢套直径一般为φ700左右，因主缸柱塞本身外圆结构限制，故薄壁钢套采用38CrMoAl锻件，其壁厚一般设定为10～15毫米，受使用条件要求，主缸柱塞外圆最终表面硬度为HV1000，故需进行氮化处理，氮化层深度为0.5～0.6毫米，变形量应小于0.20毫米；薄壁钢套整个制作工艺按照最终要求安排正火、调质处理，中间穿插三道稳定化处理，最终成品后氮化处理；其制作工艺路线为：锻造、正火、粗车、UT、调质、半精车、三次稳定化处理、精车、半精磨、渗氮、装配、精磨；
锻件应符合JB/T5000.3-98V组检验，锻件粗车后需进行超声波探伤、II级检验；
同时，根据主缸柱塞实际使用工况及工作原理，薄壁钢套过盈装配选择0.10～0.15mm；薄壁钢套装配至改制的主缸柱塞外圆磨削表面的粗糙度为Ra0.8，主缸柱塞为油缸往复频率轴向运动，理论不受扭力作用，但即使考虑扭力作用，选择此过盈量，并经扭力分析理论复验完全达到使用要求；
过盈配合处扭力分析
主缸柱塞和薄壁钢套过盈配合所承受的力矩
2T＝Pf×π×df 2×lf×f
式中T：承受的力矩 Pf：结合面的单位压强
f：结合面摩擦因数，取0.11 lf：结合面长度，取640mm
df：配合处直径，取620mm
Pf＝I/{df×(C1/E1+C2/E2)}
式中df：配合处直径，取620mm I：实际过盈量，取0.10mm
C1：包容件系数，取0.7 C2：被包容件系数，取2.3277
E1：包容件弹性模量，取21000kg/mm2
E2：被包容件弹性模量，取21000kg/mm2
根据上述数据Pf＝0.1/{620×(0.7/21000+2.3277/21000)}
＝1.1188Kg/mm2＝11.188N/mm2(Mpa)
则T＝(Pf×π×df 2×lf×f)/2＝(11.188×3.14×6202×640×0.11/2＝48.2KN.M
根据上述分析和计算，主缸柱塞和薄壁钢套过盈配合能承受的力矩为 48.2KN.M。
本方法中主缸柱塞和薄壁钢套过盈配合加粘接剂时所承受的力矩分析：
过盈量所承受压强：11.188MPa粘接剂抗剪切强度为：15～30MPa
则2T＝Pf×π×df2×lf×f
＝{(11.188+15)×3.14×6202×640×0.11}/2＝1113KN.M
由此主缸柱塞和薄壁钢套在粘接剂加过盈量时能承受的力矩为1113KN.M，故完全达到了使用要求；
尽管主缸柱塞理论不受扭力作用或虽然承受的扭力较小，但考虑主缸柱塞的液压工作原理，循环液压油长期工作，分子间产生磨擦能转变成热能，使整个润滑系统产生的热量传递至主缸柱塞表面，而由于本发明主缸柱塞外圆上镶的薄壁钢套壁厚为10mm，导致薄壁钢套的线性膨胀量与主缸柱塞柱塞本体的线性膨胀量不同步，由此也确保了主缸柱塞和薄壁钢套的结合。
本发明通过在原主缸柱塞外圆表面镶套薄壁钢套的方法，解决了主缸柱塞外圆拉伤、磨损等缺陷的修复问题，本方法由于利用了主缸柱塞本体，故大大降低了维修成本和修复周期；另外如果主缸柱塞修复后使用一个周期又有异常划伤，可以拆除旧薄壁钢套后重新镶套薄壁钢套后继续使用，达到了重复修复的目的。
本发明径向锻造机主缸柱塞的修复方法制作两个假轴连接于主缸柱塞的两端作为主缸柱塞和薄壁钢套加工的基准，薄壁钢套采用38CrMoAl锻件并经热处理调质和多道热处理消应力处理，其表面渗氮处理以提高硬度，在对主缸柱塞表面涂圆柱型固持胶后，薄壁钢套热处理加热后镶套至主缸柱塞，并对薄壁钢套磨削至设计尺寸；利用本方法可修复损伤的主缸柱塞，并可重复修复，恢复主缸柱塞的效用，大大降低了维修成本和修复周期，保证了生产设备的正常运行。
Claims (1)
1.一种径向锻造机主缸柱塞的修复方法，其特征在于，本方法包括如下步骤：
步骤一、根据主缸柱塞的外径尺寸，制作两个假轴，假轴一端为圆周方向开有若干通孔的圆盘，两个假轴通过圆盘通孔采用螺栓同心地分别连接于主缸柱塞两端，圆盘直径与主缸柱塞外径的设计尺寸相等；
步骤二、制作三段薄壁钢套，薄壁钢套采用38CrMoAl锻件，锻件经粗车后作超声波探伤、II级检验，并进行热处理调质和三道稳定化处理，
第一次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至300℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
第二和第三次稳定化处理工艺为：每小时升温80℃，升温至240℃，保温1小时，再以每小时升温50℃，升温至600℃，保温4小时，后以每小时50℃降温，炉冷至200℃后出炉冷却；
经稳定化处理后，薄壁钢套加工余量小于1mm，
步骤三、对薄壁钢套外圆表面采用气体渗氮处理，其表面硬度为HV1000，渗氮层深度为0.5～0.6mm；
步骤四、根据主缸柱塞直径的实际尺寸，以设于主缸柱塞两端的假轴外圆为基准车削和磨削主缸柱塞外圆至薄壁钢套过盈装配尺寸，经车削和磨削后主缸柱塞外圆的粗糙度为Ra0.8，薄壁钢套过盈量为0.10～0.15mm；
步骤五、装配薄壁钢套至主缸柱塞外圆，装配前主缸柱塞表面涂圆柱型固持胶，薄壁钢套热处理加热至120℃，将三段薄壁钢套依次套入主缸柱塞前段、中段和后段；
步骤六、以设于主缸柱塞两端的假轴外圆为基准，磨削装配好的三段薄壁钢套外圆至设计尺寸。
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