CN103934625B - 一种千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺 - Google Patents
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Abstract
一种千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，具体的工艺步骤为：a、通过下料剪切、坯料卷圆、缝隙焊接和焊缝压平加工制作镶套；b、活塞杆镶嵌镶套前的处理；c、通过压力机将镶套压套在活塞杆外径上；d、对活塞杆与镶套进行挤压，使活塞杆和镶套滚压贴合成一体；e、采用环焊机将活塞杆与镶套两端结合部焊接成无缝连接；f、在抛光机上对活塞杆外径上的镶套进行抛光处理。本发明工艺简单，能耗低，不会产生重金属排放物，环保无污染，可大大提高活塞杆的耐磨性和耐腐蚀性，延长器使用寿命，并能有效提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于液压件损伤修复工艺技术领域，特别涉及一种千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺。
背景技术
在煤炭行业，千斤顶和立柱主要与液压支架、单体液压支柱、悬移支架等一系列煤矿设备配套使用，以完成矿井采掘工作面和巷道的支护、自动放煤等任务，是煤炭企业建设高产、高效与安全矿井以及实现采掘机械化不可或缺的关键设备。煤矿设备的支撑与升降靠千斤顶和立柱的液压动作来实现，由于磨损和锈蚀，千斤顶与立柱的活塞杆外表面磨损会逐渐严重，或者出现锈蚀麻坑，从而导致千斤顶及立柱升降、支撑能力失效。
在传统千斤顶和立柱的活塞杆制造及修复过程中，常用的表面处理工艺为：镀铜+镀铬工艺，其存在如下缺陷：1、电镀过程中会产生含有重金属（如：Cr、Cu）的排放物，严重污染环境；2、表面处理工艺复杂，能耗高、效率低；3、涂层和基体之间易产生电化腐蚀，造成涂层脱落，表面处理质量差；4、由于工艺限制，镀层过厚容易导致起皮，且硬度较小，易磨损和腐蚀，因此镀层深度通常不大于0.12mm，当千斤顶和立柱的活塞杆表面磨损或腐蚀深度大于0.12mm时，利用传统方法将无法正常修复；5、由于长期使用造成千斤顶和立柱的活塞杆存在中间部分磨损量大、两端磨损量小的现象，传统电镀方法无法修复磨损量不同的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、低能耗、环保无污染和修复范围宽的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，具体的工艺步骤为：a、通过下料剪切、坯料卷圆、缝隙焊接和焊缝压平加工制作镶套；b、活塞杆镶嵌镶套前的处理，活塞杆分为新活塞杆和旧活塞杆，活塞杆的公称外径为φDmm，当为新活塞杆时，经下料、调质热处理、车削加工制得新活塞杆，当为旧活塞杆时，对活塞杆进行校直、整形和外圆切削处理，最终确保加工处理后的活塞杆表面粗糙度为Ra6.3μm；c、通过压力机将镶套压套在活塞杆外径上；d、对活塞杆与镶套进行挤压，使活塞杆和镶套滚压贴合成一体，活塞杆分为实芯活塞杆和空芯活塞杆，当活塞杆为实芯活塞杆时，采用外径挤压模具挤压镶套，当活塞杆为空芯活塞杆时，采用外径挤压模具与内径挤压模具同时进行外径挤压与内径挤压，保证活塞杆与镶套端部紧密结合；e、采用环焊机将活塞杆与镶套两端结合部焊接成无缝连接；f、在抛光机上对活塞杆外径上的镶套进行抛光处理。
所述活塞杆的公称外径为φDmm，在步骤a中，下料剪切过程中：剪切前先将剪切面与钢板边剪成90o夹角，使坯料长度为πD+1±0.1mm；在坯料卷圆过程中：通过卷板机使坯料弯曲卷圆，即坯料静止放在下轴辊上，坯料下表面与下轴辊的最高点相接触、上表面与上轴辊的最低点相接触，此时上轴辊与下轴辊的垂直距离等于坯料厚度，当上轴辊下降或下轴辊提升时，上轴辊与下轴辊的垂直距离便小于坯料厚度，上轴辊与下轴辊旋转使坯料产生弯曲，在上轴辊与下轴辊连续不断地滚压作用下，坯料形成圆滑的曲面；在缝隙焊接过程中：由卷板机滚压而成的圆筒筒壁上存在有缝隙，采用脉冲钨极氩弧焊对焊缝进行焊接；在焊缝压平过程中：镶套焊好后放在压缝机上，并保证压缝机的滚柱始终对准焊缝中央，从而将镶套上的焊缝压平整，压缝机的压力为4MPa、速度为1~2m/min。
所述活塞杆的外径与镶套的内径过盈配合，当活塞杆的公称外径D为70~150mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.1～0.2mm，镶套厚度为1.0mm，外径挤压模具的工作内径比活塞杆的公称外径小0.4mm；当活塞杆的公称外径D为150~230mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.2～0.3mm，镶套厚度为1.2mm，外径挤压模具工作内径比活塞杆的公称外径小0.6mm；当活塞杆的公称外径D为230~320mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.3～0.4mm，镶套厚度为1.5mm，外径挤压模具工作内径比活塞杆的公称外径小1.0mm。
所述步骤d中，对活塞杆与镶套采用外径挤压模具进行挤压时，外径挤压模具的内孔和镶套的外表面涂有润滑剂，润滑剂由牛油和碳酸钙粉按照重量比7:3配比后加热混合而成；对活塞杆与镶套采用内径挤压模具进行挤压时，挤压前对活塞杆的内孔孔壁进行酸洗除锈、磷化和皂化处理，以形成一层润滑保护膜，当活塞杆的公称内径为60~120mm时，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.3mm；当活塞杆的公称内径为120~200mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.5mm；当活塞杆的公称内径为200~290mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.8mm。
所述活塞杆外端面的外缘设有与镶套内壁对应的15°倒角，便于压力机将镶套压套在活塞杆外径上；活塞杆外端面的内缘设有锥度为45°的锥形面，以保护倒角免受损伤。
所述镶套的材质为不锈钢。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、本发明具体的工艺步骤为：a、通过下料剪切、坯料卷圆、缝隙焊接和焊缝压平加工制作镶套；b、活塞杆镶嵌镶套前的处理；c、通过压力机将镶套压套在活塞杆外径上；d、对活塞杆与镶套进行挤压，使活塞杆和镶套滚压贴合成一体；e、采用环焊机将活塞杆与镶套两端结合部焊接成无缝连接；f、在抛光机上对活塞杆外径上的镶套进行抛光处理；工艺简单，能耗低，不会产生重金属排放物，环保无污染，可大大提高活塞杆的耐磨性和耐腐蚀性，延长器使用寿命，并能有效提高生产效率。
2、经过活塞杆镶嵌镶套前的处理，确保加工处理后的新旧活塞杆的表面粗糙度均为Ra6.3μm，以保证镶套与活塞杆表面结合紧密，同时避免后序挤压时镶套与活塞杆发生相对移动。
3、通过压力机对活塞杆和镶套进行挤压，使活塞杆和镶套滚压贴合成一体，活塞杆外径表面与镶套紧密接触，镶套经挤压产生变形硬化，可提高镶套表面硬度；同时，可调整活塞杆的外径尺寸，以达到技术要求。另外，外径挤压与内径挤压同时进行跟单一的外径挤压相比，镶套与活塞杆的接触更加紧密，镶套的变形硬化更加明显。
4、对镶嵌活塞杆进行检查，确保镶套和活塞杆端部结合处紧密结合，采用环焊机将活塞杆与镶套两端结合部焊接成无缝连接，密封性能好，且可避免出现焊孔、烧焦和结瘤等缺陷。
5、活塞杆的外径上套设有镶套，活塞杆右端面的外缘设有与镶套内壁对应的15°倒角，以便于压力机将镶套压套在活塞杆外径上；在活塞杆右端面的内缘设有锥度为45°的锥形面，以保护倒角免受损伤。
附图说明
图1为本发明中活塞杆与镶套的结构示意图；
图2为本发明中外径挤压模具的结构示意图；
图3为本发明中内径挤压模具的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，活塞杆1的外径上套设有镶套2，活塞杆1的公称外径为φDmm。活塞杆1右端面的外缘设有与镶套2内壁对应的15°倒角3，以便于压力机将镶套2压套在活塞杆1外径上。同时，在活塞杆1右端面的内缘设有锥度为45°的锥形面4，以保护倒角3免受损伤。
如图2所示，外径挤压模具5的内壁面由内孔51和内孔两端的锥孔52与过渡圆弧53构成，其材料为W18Cr4V，热处理硬度为HRC60-64。外径挤压模具5的锥孔、内孔和过渡圆弧的轴向长度分别为30mm、10mm和10mm，锥孔的锥度为6°，过渡圆弧的半径为8mm，锥孔和内孔的表面粗糙度为Ra0.8μm。
如图3所示，内径挤压模具6的外表面由圆周面61和圆周面两端的圆锥面62构成，其材料为W18Cr4V，热处理硬度为HRC60-64。内径挤压模具6的圆周面和两端的圆锥面的轴向长度分别为10mm、20mm和20mm，圆锥面的锥度为6°，圆周面和圆锥面的表面粗糙度为Ra0.8μm。
本发明为千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，具体的工艺步骤为：
a、通过下料剪切、坯料卷圆、缝隙焊接和焊缝压平加工制作镶套2。
在下料剪切过程中：在剪切坯料前，先将剪切面与钢板边剪成90o夹角，使坯料长度为πD+1±0.1mm，其中剪切损耗为1mm。
在坯料卷圆过程中：通过卷板机使坯料弯曲卷圆，即将坯料静止放在下轴辊上，坯料下表面与下轴辊的最高点相接触、上表面与上轴辊的最低点相接触，此时上轴辊与下轴辊的垂直距离等于坯料厚度；当上轴辊下降或下轴辊提升时，上轴辊与下轴辊的垂直距离便小于坯料厚度，上轴辊与下轴辊旋转使坯料产生弯曲，在上轴辊与下轴辊连续不断地滚压作用下，坯料形成圆滑的曲面。
在缝隙焊接过程中：由卷板机滚压而成镶套2的半成品圆筒，圆筒的筒壁上存在有坯料端部对接形成的缝隙，采用脉冲钨极氩弧焊对该缝隙进行焊接。
在焊缝压平过程中：镶套2的缝隙焊接好后，放在压缝机上，并保证压缝机的滚柱始终对准焊缝中央，从而将镶套2上的焊缝压平整，压缝机的工作压力为4MPa、速度为1~2m/min。
b、活塞杆1镶嵌镶套2前的处理，首先在活塞杆1右端面的外缘和内缘分别设置15°倒角3和锥度为45°的锥形面4；然后，由于活塞杆1分为新活塞杆和旧活塞杆，当为新活塞杆时，经下料、调质热处理、车削加工制得新活塞杆，当为旧活塞杆时，对其进行校直、整形和外圆切削处理，根据镶套2的厚度，确定活塞杆1的外圆切削量，最终确保加工处理后的新旧活塞杆的表面粗糙度均为Ra6.3μm，以保证镶套2与活塞杆1表面结合紧密，同时避免后序挤压时镶套2与活塞杆1发生相对移动。
c、通过压力机将镶套2压套在活塞杆1外径上。
活塞杆1的外径与镶套2的内径过盈配合，当活塞杆1的公称外径D为70~150mm时，镶套2的内径比活塞杆1的公称外径小0.1～0.2mm，镶套2厚度为1.0mm；当活塞杆1的公称外径D为150~230mm时，镶套2的内径比活塞杆1的公称外径小0.2～0.3mm，镶套2厚度为1.2mm；当活塞杆1的公称外径D为230~320mm时，镶套2的内径比活塞杆1的公称外径小0.3～0.4mm，镶套2厚度为1.5mm。
d、对活塞杆1与镶套2进行挤压，使活塞杆1和镶套2滚压贴合成一体。
由于活塞杆1分为实芯活塞杆和空芯活塞杆。
当活塞杆1为实芯时，采用外径挤压模具5挤压镶套2，挤压时，外径挤压模具5的内孔和镶套2的外表面涂有润滑剂，润滑剂由牛油和碳酸钙粉按照重量比7:3配比后加热混合而成，可避免镶套2表面划伤。当活塞杆1的公称外径D为70~150mm时，外径挤压模具5的工作内径比活塞杆1的公称外径小0.4mm；当活塞杆1的公称外径D为150~230mm时，外径挤压模具5工作内径比活塞杆1的公称外径小0.6mm；当活塞杆1的公称外径D为230~320mm时，外径挤压模具5工作内径比活塞杆1的公称外径小1.0mm，以保证活塞杆1与镶套2端部紧密结合。
当活塞杆1为空芯时，采用外径挤压模具5与内径挤压模具6同时进行外径挤压与内径挤压，挤压前对活塞杆1的内孔孔壁进行酸洗除锈、磷化和皂化处理，以形成一层润滑保护膜，可避免活塞杆1的内孔被划伤。当活塞杆1的公称外径D为70~150mm、公称内径为60~120mm时，外径挤压模具5的工作内径比活塞杆1的公称外径小0.4mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆1的公称内径大0.3mm；当活塞杆1的公称外径D为150~230mm、公称内径为120~200mm，外径挤压模具5的工作内径比活塞杆1的公称外径小0.6mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆1的公称内径大0.5mm；当活塞杆1的公称外径D为230~320mm、公称内径为200~290mm，外径挤压模具5的工作内径比活塞杆1的公称外径小1.0mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆1的公称内径大0.8mm，以保证活塞杆1与镶套2端部紧密结合。外径挤压与内径挤压同时进行跟单一的外径挤压相比，镶套2与活塞杆1的接触更加紧密，镶套2的变形硬化更加明显。
通过压力机对活塞杆1和镶套2进行挤压，活塞杆1外径表面与镶套2紧密接触，镶套2经挤压产生变形硬化，可提高镶套2表面硬度；同时，可调整活塞杆1的外径尺寸，以达到技术要求。
e、对镶嵌活塞杆进行检查，确保镶套2和活塞杆1端部结合处紧密结合，采用环焊机将活塞杆1与镶套2两端结合部焊接成无缝连接，密封性能好，且可避免出现焊孔、烧焦和结瘤等缺陷。
f、在抛光机上，采用布砂轮对活塞杆1外径上的镶套2进行抛光处理。
上述步骤完成后，将带有镶套2的活塞杆1与其它部件焊接组装。
在本实施方式中，镶套2的材质为不锈钢，可充分发挥不锈钢材料耐酸碱、耐腐蚀的优点，以提高活塞杆1的使用寿命。
本发明中，镶套2的厚度可分为1.0mm、1.2mm、1.5mm三种，对活塞杆1的修复范围宽，可大大降低活塞杆1的报废率。
Claims (6)
1.一种千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于，具体的工艺步骤为：a、通过下料剪切、坯料卷圆、缝隙焊接和焊缝压平加工制作镶套；b、活塞杆镶嵌镶套前的处理，活塞杆分为新活塞杆和旧活塞杆，活塞杆的公称外径为φDmm，当为新活塞杆时，经下料、调质热处理、车削加工制得新活塞杆，当为旧活塞杆时，对活塞杆进行校直、整形和外圆切削处理，最终确保加工处理后的活塞杆表面粗糙度为Ra6.3μm；c、通过压力机将镶套压套在活塞杆外径上；d、对活塞杆与镶套进行挤压，使活塞杆和镶套滚压贴合成一体，活塞杆分为实芯活塞杆和空芯活塞杆，当活塞杆为实芯活塞杆时，采用外径挤压模具挤压镶套，当活塞杆为空芯活塞杆时，采用外径挤压模具与内径挤压模具同时进行外径挤压与内径挤压，保证活塞杆与镶套端部紧密结合；e、采用环焊机将活塞杆与镶套两端结合部焊接成无缝连接；f、在抛光机上对活塞杆外径上的镶套进行抛光处理。
2.如权利要求1所述的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于，所述活塞杆的公称外径为φDmm，在步骤a中，下料剪切过程中：剪切前先将剪切面与钢板边剪成90o夹角，使坯料长度为πD+1±0.1mm；在坯料卷圆过程中：通过卷板机使坯料弯曲卷圆，即坯料静止放在下轴辊上，坯料下表面与下轴辊的最高点相接触、上表面与上轴辊的最低点相接触，此时上轴辊与下轴辊的垂直距离等于坯料厚度，当上轴辊下降或下轴辊提升时，上轴辊与下轴辊的垂直距离便小于坯料厚度，上轴辊与下轴辊旋转使坯料产生弯曲，在上轴辊与下轴辊连续不断地滚压作用下，坯料形成圆滑的曲面；在缝隙焊接过程中：由卷板机滚压而成的圆筒筒壁上存在有缝隙，采用脉冲钨极氩弧焊对焊缝进行焊接；在焊缝压平过程中：镶套焊好后放在压缝机上，并保证压缝机的滚柱始终对准焊缝中央，从而将镶套上的焊缝压平整，压缝机的压力为4MPa、速度为1~2m/min。
3.如权利要求1或2所述的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于：所述活塞杆的外径与镶套的内径过盈配合，当活塞杆的公称外径D为70~150mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.1～0.2mm，镶套厚度为1.0mm，外径挤压模具的工作内径比活塞杆的公称外径小0.4mm；当活塞杆的公称外径D为150~230mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.2～0.3mm，镶套厚度为1.2mm，外径挤压模具工作内径比活塞杆的公称外径小0.6mm；当活塞杆的公称外径D为230~320mm时，镶套的内径比活塞杆的公称外径小0.3～0.4mm，镶套厚度为1.5mm，外径挤压模具工作内径比活塞杆的公称外径小1.0mm。
4.如权利要求3所述的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于：所述步骤d中，对活塞杆与镶套采用外径挤压模具进行挤压时，外径挤压模具的内孔和镶套的外表面涂有润滑剂，润滑剂由牛油和碳酸钙粉按照重量比7:3配比后加热混合而成；对活塞杆与镶套采用内径挤压模具进行挤压时，挤压前对活塞杆的内孔孔壁进行酸洗除锈、磷化和皂化处理，以形成一层润滑保护膜，当活塞杆的公称内径为60~120mm时，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.3mm；当活塞杆的公称内径为120~200mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.5mm；当活塞杆的公称内径为200~290mm，内径挤压模具的工作外径比活塞杆的公称内径大0.8mm。
5.如权利要求4所述的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于：所述活塞杆外端面的外缘设有与镶套内壁对应的15°倒角，便于压力机将镶套压套在活塞杆外径上；活塞杆外端面的内缘设有锥度为45°的锥形面，以保护倒角免受损伤。
6.如权利要求4所述的千斤顶和立柱的活塞杆镶嵌工艺，其特征在于：所述镶套的材质为不锈钢。
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