CN107881503A - 一种油缸内壁熔敷方法 - Google Patents

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张严敬
程文亮
王芬
马军
郭艳丽
吴欲璇
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Abstract

本发明公开了一种油缸内壁熔敷方法，将油缸缸体进行清洗、晾干或烘干后固定在机床上，使缸口端正对等离子熔敷机的喷焊枪，操作等离子熔敷机使喷焊枪进入缸体底部，调整焊枪咀与油缸内壁的距离，并根据实际需要设置各项技术参数后进行熔敷，熔敷时，氩气电离加速形成高能量束，注入缸体内壁表面形成熔池，同步注入不锈钢粉末，在缸体内表面熔融、沉积，随着喷焊枪的自内而外移动，在油缸内壁最终形成连续的不锈钢合金锥积层，缸体熔敷完毕后，卸下倒立存放使其自然冷却，然后采用珩磨机进行珩磨加工，最终在缸体内壁形成熔敷层，本发明提高了缸体的耐磨和耐腐蚀性能，延长了使用寿命，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种油缸内壁熔敷方法
技术领域
本发明涉及矿用液压支架的油缸加工技术领域，尤其涉及一种油缸内壁等离子熔敷方法。
背景技术
液压支架是综采煤井使用最多的设备，其使用的各种油缸经常发生气蚀、锈蚀现象，使内壁严重点蚀，容易在装配时因密封刮伤或在使用时因密封快速磨损而造成密封失效，从而使液压支架整体失去使用性能，影响工作面高采高效生产、严重影响了煤矿安全生产。
在油缸制造时，一般不采取表面耐腐蚀措施，亦有矿井要求油缸内壁采取镀Cr、镀Su耐腐措施的，但电镀工艺对环境污染极为严重。山东能源重装集团大族激光公司已经利用光纤激光机开展油缸内壁激光熔敷工艺研究并取得了成功。其技术工艺路线是：缸体清洗—内壁镗削—珩磨—激光熔敷—珩磨加工。激光熔敷后熔敷层厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC50，采取前置压风送粉、粉末利用率为80％左右，熔敷效率为0.1-0.2m2/h，最大输出功率为3-6KW。但是，该工艺仍存在一些弊端，光纤激光机价格偏高，每台价格在300万元左右，且激光会在封闭腔体内造成光线反射，易烧坏激光器发射单元、光学镜片等部件，同时，其技术工艺路线工序复多、粉末利用率低、熔敷效率低等缺点，造成生产成本高、生产效率低。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种油缸内壁熔敷方法，在制造或修复油缸时，采用等离子熔敷技术对内壁熔敷一层不锈钢层，提高了缸体的耐磨和耐腐蚀性能，从根本上解决了缸体失效问题，延长了使用寿命，且工艺手段节能环保，加工工序简单、粉末消耗量少、利用率高、生产成本低，生产效率高，熔敷效果好。
为了实现上述目的，本发明提供的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，包括清洗、等离子熔敷、珩磨加工三个工序。
(1)清洗：将待熔敷的油缸缸体进行清洗、晾干或烘干；
(2)等离子熔敷：将油缸缸体固定在机床上，使缸口端正对等离子熔敷机的喷焊枪，操作等离子熔敷机使喷焊枪进入缸体底部，调整焊枪咀与油缸内壁之间的距离，并根据实际需要设置离子气流量、送粉气流量、保护气流量以及送粉量各项技术参数后进行熔敷，熔敷时，氩气电离加速形成高能量束，注入缸体内壁表面形成熔池，同步注入不锈钢粉末，在缸体内表面熔融、沉积，随着喷焊枪的自内而外移动，在油缸内壁上最终形成连续的不锈钢合金锥积层；
(3)珩磨加工：缸体熔敷完毕后，卸下倒立存放使其自然冷却，然后采用珩磨机进行珩磨加工，最终在缸体内壁形成熔敷层。
优选地，所述步骤(2)中焊枪咀与油缸内壁之间的距离为8-10mm。
优选地，所述步骤(2)中离子气流量为3-8L/min，送粉气流量为5-12L/min，保护气流量为5-15L/min，送粉量为5-30g/min。
优选地，所述步骤(2)中熔敷时，等离子熔敷机的输出电压为20-50V，输出电流为250-350A，线速度为1.2-2m/min。
优选地，所述步骤(2)中熔敷时，等离子熔敷机的输出功率为5-30KW。
优选地，所述步骤(2)中不锈钢粉末为Fe基不锈钢粉末。
优选地，所述步骤(2)中不锈钢粉末成分及其重量含量为：Fe75.2％，Cr16.5％，Nr4.5％，Mo1.9％，Mn0.37％，Nb0.95％。
优选地，所述步骤(2)中不锈钢合金锥积层的厚度为1-1.5mm。
优选地，所述步骤(3)中形成熔敷层的厚度为0.6-0.8mm。
优选地，所述步骤(3)中形成熔敷层的硬度为HRC50。
本发明提供的一种油缸内壁熔敷方法，具有如下有益效果。
1.加工工序简单，生产效率高。进行等离子熔敷前，不需要对缸体内壁采取预加工处理措施，与激光熔敷相比，技术工艺路线减少了内壁镗削、珩磨工序，生产效率可提高10％以上。
2.粉末消耗量少。缸体内壁采用直接熔敷的方式，熔敷前无需去除材料，熔敷厚度为0.6-0.8mm即可得到满足要求的耐磨层，粉末消耗量少。与激光熔敷相比，粉末消耗量可减少30-40％。
3.粉末利用率高。熔敷时采取同步压力送粉，避免了粉末熔敷前的滑落损失，粉末利用率高，可达到95％以上。
4.熔敷效率高。设备输出功率高，通过加大送粉量，调节旋转速度、纵向进给速度、喷焊枪摆动幅度等，可提高熔敷效率，熔敷效率可达0.3m2/h，是激光熔敷的3倍。
5.熔敷效果好。等离子弧熔敷温度高，熔融充分，硬度分布均匀，排气浮渣彻底，与激光熔敷相比，其熔敷层整体性完好，质量更优。
6.生产成本低。与光纤激光机相比，等离子设备价格相对较低，利用等离子设备推广普及内壁耐腐蚀熔敷技术，有利于节约成本。此外，加工工序简单、粉末消耗量少、粉末利用率高也进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种油缸内壁熔敷方法的加工流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，为本发明提供的一种油缸内壁熔敷方法的加工流程图。包括三个工序，分别为清洗、等离子熔敷和珩磨加工。
(1)清洗：将待熔敷的油缸缸体进行清洗、晾干或烘干。
(2)等离子熔敷：将油缸缸体固定在机床上，使缸口端正对等离子熔敷机的喷焊枪，操作等离子熔敷机使喷焊枪进入缸体底部，调整焊枪咀与油缸内壁之间的距离为8-10mm，并根据实际需要设置各项技术参数后进行熔敷。优选地，离子气流量为3-8L/min，送粉气流量为5-12L/min，保护气流量为5-15L/min，送粉量为5-30g/min。熔敷时，等离子熔敷机的输出功率为5-30KW，输出电压为20-50V，输出电流为250-350A，线速度为1.2-2m/min，这时氩气电离加速形成高能量束，注入缸体内壁表面形成熔池，同步注入不锈钢粉末，在缸体内表面熔融、沉积。优选地，不锈钢粉末为Fe基不锈钢粉末，成分及其重量含量为：Fe75.2％，Cr16.5％，Nr4.5％，Mo1.9％，Mn0.37％，Nb0.95％。随着喷焊枪的自内而外移动，在油缸内壁上最终形成连续的不锈钢合金锥积层。可根据参数调整得到厚度不同的锥积层，锥积层厚度一般为1-1.5mm。
(3)珩磨加工：缸体熔敷完毕后，卸下倒立存放使其自然冷却，然后采用珩磨机进行珩磨加工，最终在缸体内壁形成厚度为0.6-0.8mm，硬度为HRC50，尺寸公差符合要求的具有耐磨、耐腐蚀特性的熔敷层。
上述步骤(2)中，熔敷时，当等离子熔敷机的输出功率低于5KW时，生产效率极低，且会产生夹渣、烧不透等缺陷，当输出功率高于30KW时，又会因热输入过高，产生应力集中，使缸体强度下降。因此，在熔敷时，将等离子熔敷机的输出功率设置在5-30KW范围内。
本发明采用等离子熔敷技术对油缸内壁熔敷一层不锈钢层，提高了缸体的耐磨和耐腐蚀性能，从根本上解决了缸体失效问题，延长了使用寿命，且工艺手段节能环保，加工工序简单、粉末消耗量少、利用率高、生产成本低，生产效率高，熔敷效果好。
本发明加工工序简单，生产效率高。进行等离子熔敷前，不需要对缸体内壁采取预加工处理措施，与激光熔敷相比，技术工艺路线减少了内壁镗削、珩磨工序，生产效率可提高10％以上。
本发明粉末消耗量少。缸体内壁采用直接熔敷的方式，熔敷前无需去除材料，熔敷厚度为0.6-0.8mm即可得到满足要求的耐磨层，粉末消耗量少。与激光熔敷相比，粉末消耗量可减少30-40％。
本发明粉末利用率高。熔敷时采取同步压力送粉，避免了粉末熔敷前的滑落损失，粉末利用率高，可达到95％以上。
本发明熔敷效率高。设备输出功率高，通过加大送粉量，调节旋转速度、纵向进给速度、喷焊枪摆动幅度等，可提高熔敷效率，熔敷效率可达0.3m2/h，是激光熔敷的3倍。
本发明熔敷效果好。等离子弧熔敷温度高，熔融充分，硬度分布均匀，排气浮渣彻底，与激光熔敷相比，其熔敷层整体性完好，质量更优。
本发明生产成本低。与光纤激光机相比，等离子设备价格相对较低，利用等离子设备推广普及内壁耐腐蚀熔敷技术，有利于节约成本。此外，加工工序简单、粉末消耗量少、粉末利用率高也进一步降低了生产成本。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，包括清洗、等离子熔敷、珩磨加工三个工序：
(1)清洗：将待熔敷的油缸缸体进行清洗、晾干或烘干；
(2)等离子熔敷：将油缸缸体固定在机床上，使缸口端正对等离子熔敷机的喷焊枪，操作等离子熔敷机使喷焊枪进入缸体底部，调整焊枪咀与油缸内壁之间的距离，并根据实际需要设置离子气流量、送粉气流量、保护气流量以及送粉量各项技术参数后进行熔敷，熔敷时，氩气电离加速形成高能量束，注入缸体内壁表面形成熔池，同步注入不锈钢粉末，在缸体内表面熔融、沉积，随着喷焊枪的自内而外移动，在油缸内壁上最终形成连续的不锈钢合金锥积层；
(3)珩磨加工：缸体熔敷完毕后，卸下倒立存放使其自然冷却，然后采用珩磨机进行珩磨加工，最终在缸体内壁形成熔敷层。
2.根据权利要求1所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中焊枪咀与油缸内壁之间的距离为8-10mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中离子气流量为3-8L/min，送粉气流量为5-12L/min，保护气流量为5-15L/min，送粉量为5-30g/min。
4.根据权利要求3所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔敷时，等离子熔敷机的输出电压为20-50V，输出电流为250-350A，线速度为1.2-2m/min。
5.根据权利要求4所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔敷时，等离子熔敷机的输出功率为5-30KW。
6.根据权利要求5所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中不锈钢粉末为Fe基不锈钢粉末。
7.根据权利要求6所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中不锈钢粉末成分及其重量含量为：Fe75.2％，Cr16.5％，Nr4.5％，Mo1.9％，Mn0.37％，Nb0.95％。
8.根据权利要求7所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(2)中不锈钢合金锥积层的厚度为1-1.5mm。
9.根据权利要求8所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(3)中形成熔敷层的厚度为0.6-0.8mm。
10.根据权利要求9所述的一种油缸内壁熔敷方法，其特征在于，所述步骤(3)中形成熔敷层的硬度为HRC50。
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