CN101994116B - 活塞杆表面强化层复合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种活塞杆表面强化层复合工艺，其特征在于经过下列步骤：清洗活塞杆工作面的油污、杂质，将18-8型奥氏体不锈钢粉气送至活塞杆工作面，用激光照射，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆底层，再将1Cr13型马氏体不锈钢粉气送至底层上，用激光照射，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面的底层上，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆强化层。实现梯度复合强化，使液压传动油缸活塞杆具有更长的使用寿命和更平衡的运行性能，避免了活塞杆在工作表面由于缺冷却润滑油或异物进入缸内引起活塞杆面拉毛，液压油泄漏等使用问题。该工艺参数可控性强，加工操作方便，便于工业化大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合工艺，尤其涉及一种液压传动油缸活塞杆表面强化层复合工艺。
背景技术
油缸由于换向容易，可方便实现过载保护，能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，自动化程度高等特点，广泛应用于机械装置的液压传动系统中，活塞杆是液压传动油缸的主要组成部分，也是液压传动油缸中的把液压油的压力转换成传动力输出的承载部件。在液压油的压力作用下，活塞杆在油缸内作频繁地往复直线运动，一旦出现缺冷却润滑油或灰尘等异物进入缸内时，将引起活塞杆面拉毛，液压油泄漏，使油缸的运动精度和力的转换效率降低，甚至使油缸报废，导致整个机械系统停工停产。若能在普通活塞杆表面，特别是工作表面进行强化处理，将能极大地延长活塞杆使用寿命，实现长期稳定运转。
专利号为ZL02133205.3的发明专利，公开了一种活塞杆表面陶瓷硬化处理方法，通过陶瓷喷涂处理使活塞杆寿命大为提高。公开号为CN101580926，名称为一种用盐浴热处理工艺提高活塞杆表面硬度和耐磨性的方法；公开号为CN2859104、名称为一种活塞杆表面热喷涂陶瓷涂层的工艺。以上专利都是以热喷涂或热处理方式提升活塞杆的表面耐磨性和使用寿命，用热喷涂方式喷涂的陶瓷涂层与基体处于物理接合，接合力低容易脱落，而通过热处理工艺，只能少量提升活塞杆的表面硬度和耐磨性，而且工艺繁琐，质量不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞杆表面强化层复合工艺。
本发明提供的是这样一种活塞杆表面强化层复合工艺，其特征在于经过下列步骤：
A、按常规清洗活塞杆工作面的油污、杂质；
B、将粒度为100～300目的18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆工作面上；
C、在活塞杆转动线速度为600mm/min下，用功率为3.5KW，带宽为3mm的激光照射B步骤的活塞杆工作面上的18-8型奥氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆底层；
D、将粒度为100～300目的1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至C步骤的活塞杆工作面的底层上；
E、在活塞杆转动线速度为600mm/min下，用功率为3.5KW，带宽为3mm的激光照射D步骤的活塞杆工作面上的1Cr13型马氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面的底层上，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆强化层；
F、按常规对E步骤的活塞杆工作面进行常规机械加工，使活塞杆满足尺寸及粗糙度要求，即得表面复合有强化层的活塞杆。
所述A步骤的常规清洗是将工业级酒精和丙酮浇于活塞杆工作面，以去除油污及杂质。
所述B步骤是采用常规的气动送粉装置，将18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆工作面上的。
所述D步骤是采用常规的气动送粉装置，将1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆工作面上的。
所述C步骤和E步骤的激光照射是采用现有技术中的激光照射设备完成的。
本发明具有以下优点：
1、 液压传动油缸活塞杆本体仍采用中碳调质钢，保证整体的机械力学性能，仅在易受磨损和腐蚀的工作表面进行复合强化，在不增加更多生产成本的前提下，提高了活塞杆的使用寿命及产品的性价比。
2、 采用激光熔覆技术，由于能量密度集中，把3.5KW的功率直接作用在3mm直径的光斑范围内，使粉料瞬间熔化并与下面的活塞杆本体实现冶金结合，使之具有很高的界面结合强度，再通过活塞杆本体的激冷作用，使凝固组织致密细小。
3、 整个激光熔覆过程都是在纯度为99.99%的氩气保护环境下操作，因此复合强化层组织中不会出现氧化渣等初始缺陷，保证了复合强化层的性能均匀性。
4、 在中碳调质钢上，先用激光熔覆18-8型奥氏体不锈钢粉打底层，再在打底层上激光熔覆1Cr13型马氏体不锈钢粉，形成了梯度复合材料，打底层的硬度为HRC20～HRC25，表面层的硬度为HRC50～HRC58，在复合强化厚度方向上形成了较好的硬度过渡，不会出现活塞杆运转过程中因材质硬度突变而产生应变不协调，导致复合界面疲劳破坏现象。
5、 在液压传动油缸活塞杆的工作表面，复合了1Cr13型马氏体不锈钢，不仅具有HRC50～HRC58的高硬度，还具有比中碳调质钢更高的抗腐蚀性，因此在活塞杆运转过程中，不容易受磨损和腐蚀，极大地延长了整个活塞杆的使用寿命，使用寿命是常用中碳调质钢活塞杆的2倍以上。
附图说明
图1是用本发明复合工艺加工的表面强化活塞杆剖视图；
图2是图1中I部放大图。
图中，1为活塞杆本体，2为活塞杆本体上的不锈钢熔覆底层，3为底层2上的不锈钢熔覆强化层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明之保护范围不限于实施例。
实施例1
本发明提供的活塞杆表面强化层复合工艺经过下列步骤：
A、按常规将工业级酒精和丙酮浇于以中碳调质钢为本体的液压传动油缸活塞杆1工作面，以去除油污及杂质；
B、采用常规的气动送粉装置，将粒度为100目的18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆1工作面上；
C、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射B步骤的活塞杆1工作面上的18-8型奥氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面，并形成厚度为1mm的不锈钢熔覆底层2；
D、采用常规的气动送粉装置，将粒度为100目的1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至C步骤的活塞杆工作面的底层2上；
E、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射D步骤的活塞杆1工作面上的1Cr13型马氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面的底层2上，并形成厚度为3mm的不锈钢熔覆强化层3；
F、按常规对E步骤的活塞杆1工作面进行常规机械加工，使活塞杆满足尺寸及粗糙度要求，即得表面复合有强化层的活塞杆。
实施例2
本发明提供的活塞杆表面强化层复合工艺经过下列步骤：
A、按常规将工业级酒精和丙酮浇于以中碳调质钢为本体的液压传动油缸活塞杆1工作面，以去除油污及杂质；
B、采用常规的气动送粉装置，将粒度为300目的18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆1工作面上；
C、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射B步骤的活塞杆1工作面上的18-8型奥氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆1工作面，并形成厚度为3mm的不锈钢熔覆底层2；
D、采用常规的气动送粉装置，将粒度为300目的1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至C步骤的活塞杆工作面的底层2上；
E、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射D步骤的活塞杆1工作面上的底层2上的1Cr13型马氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆1工作面的底层2上，并形成厚度为1mm的不锈钢熔覆强化层3；
F、按常规对E步骤的活塞杆1工作面进行常规机械加工，使活塞杆满足尺寸及粗糙度要求，即得表面复合有强化层的活塞杆。
实施例3
本发明提供的活塞杆表面强化层复合工艺经过下列步骤：
A、按常规将工业级酒精和丙酮浇于以中碳调质钢为本体的液压传动油缸活塞杆1工作面，以去除油污及杂质；
B、采用常规的气动送粉装置，将粒度为200目的18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆1工作面上；
C、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射B步骤的活塞杆1工作面上的18-8型奥氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆1工作面，并形成厚度为2mm的不锈钢熔覆底层2；
D、采用常规的气动送粉装置，将粒度为200目的1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至C步骤的活塞杆1工作面的底层2上；
E、在活塞杆1转动线速度为600mm/min下，用常规激光照射设备，在功率为3.5KW，带宽为3mm直径的光斑范围内，激光照射D步骤的活塞杆1工作面的底层2上的1Cr13型马氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆1工作面的底层2上，并形成厚度为2mm的不锈钢熔覆强化层3；
F、按常规对E步骤的活塞杆1工作面进行常规机械加工，使活塞杆满足尺寸及粗糙度要求，即得表面复合有强化层的活塞杆。
Claims (2)
1.一种活塞杆表面强化层复合工艺，其特征在于经过下列步骤：
A、按常规清洗活塞杆工作面的油污、杂质；
B、将粒度为100～300目的18-8型奥氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至A步骤的活塞杆工作面上；
C、在活塞杆转动线速度为600mm/min下，用功率为3.5kW，带宽为3mm的激光照射B步骤的活塞杆工作面上的18-8型奥氏体不锈钢粉，使不锈钢粉熔覆在活塞杆工作面，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆底层；
D、将粒度为100～300目的1Cr13型马氏体不锈钢粉用纯度为99.99％的氩气送至C步骤的不锈钢熔覆底层上；
E、在活塞杆转动线速度为600mm/min下，用功率为3.5kW，带宽为3mm的激光照射D步骤的活塞杆工作面上的1Cr13型马氏体不锈钢粉，使1Cr13型马氏体不锈钢粉熔覆在C步骤得到的不锈钢熔覆底层上，并形成厚度为1～3mm的不锈钢熔覆强化层；
F、按常规对E步骤的活塞杆工作面进行常规机械加工，使活塞杆满足尺寸及粗糙度要求，即得表面复合有强化层的活塞杆。
2.如权利要求1所述的活塞杆表面强化层复合工艺，其特征在于所述A步骤的常规清洗是将工业级酒精和丙酮浇于活塞杆工作面，以去除油污及杂质。
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