CN108000049A - 一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，包括以下步骤：去除型砧型腔疲劳层及裂纹，将型腔尖角打磨圆滑处理；电炉中450℃保温10h；用Ni847焊条在350℃保温1h后进行过渡层堆焊，每堆焊一层均用风镐对焊道进行敲击，过渡层厚9mm，且在堆焊最后一层时，400℃保温4h；用HGH520焊材进行工作层堆焊，工作层焊层深度为10～19mm；对型砧加热保温，500℃保温12h后降温至室温；二次打磨保证焊层的平整和均匀，进行数控CNC加工焊层；对型砧表面缺肉处进行二次补焊，修补型腔。本发明的优点在于节省了成本、提高了车轴型砧使用寿命、减少了车轴型砧备用件数量和减少了车轴废品数量。
Description
技术领域
本发明涉及车轴锻造型砧的修复技术领域，具体涉及一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法。
背景技术
生产车轴用的车轴锻造型砧是车轴生产的重要工装，是保证车轴外型尺寸、表面质量的关键工装。但生产车轴时需连续作业，车轴型砧在较大高温冲击力，金属流动的强烈摩擦力及交变载荷的作用下，型砧型腔容易因塑性变形、网状疲劳裂纹、热磨损而导致失效。一般一副车轴型砧只能生产100根左右车轴就失效了，失效后的车轴型砧保证不了车轴的外型尺寸及表面质量，是造成大量车轴黑皮最主要原因，必须要进行重新加工修复后才能满足使用。
修复通常采取的措施是对型砧进行翻新处理，即对失效型砧退火后进行模面下沉，型砧型腔粗加工等再进行热处理淬火加回火。最后精加工成型，退火后型砧硬度的降低有利于模面下沉及粗加工，而退火后的组织趋于平衡状态可以减小热处理裂纹发生，但模面下沉的尺寸是有限的，当型砧的高度降低到一定程度就不能使用只能报废；且加工后的翻新型砧在热处理时很容易出现裂纹而报废。
公开号为CN103658931A的文件中公开了一种车轴型砧双层堆焊的方法，其包括锻造砧子预处理、NI847过渡层堆焊、HGH520工作面堆焊和消除焊接内应力这四个步骤，该方法虽然解决了上述传统翻新处理方法的提到的弊端，但是其在工艺上存在诸多不足，参数控制不够精细以及缺少后期处理，造成了堆焊修复后的车轴型砧容易出现仍不能使用的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，该方法提高了车轴型砧使用寿命，提高车轴锻造数量及质量，且降低了生产成本。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，包括以下步骤：
S1、用刨床和镗床去除20～29mm厚的型砧型腔疲劳层及裂纹，将型腔尖角打磨圆滑处理；
S2、将处理好的型砧放入电炉中升温，升温速度≤93℃/h，预热到450℃，并保温10h；
S3、用保温棉包住预热保温好的型砧四周及上部，留出待堆焊的型腔区域；
S4、用Ni847焊条在350℃保温1h后对型砧型腔进行过渡层堆焊，每堆焊一层均用风镐对焊道进行敲击，去除焊渣，当焊层厚度达到9mm时，过渡层焊接完成，且在堆焊过渡层的最后一层时，提前用电炉对型砧进行预热保温，预热温度为400℃，保温4h；
S5、用HGH520焊材对型砧进行工作层堆焊，工作层堆焊在过渡层之上，工作层焊层深度为10～19mm；
S6、工作层堆焊完成之后，同样用电炉对型砧加热保温，炉温500℃、保温12h，然后以15℃/h的速度降温至室温；
S7、冷至室温后，对型砧进行二次打磨，去除部分焊渣并保证焊层的平整和均匀，然后进行数控CNC加工焊层，数控加工出型腔位置的圆弧尺寸；
S8、加工好后，对型砧表面缺肉处进行二次补焊，修补型腔。
进一步改进在于，在步骤S2中所述的升温速度具体为90℃/h。
进一步改进在于，在步骤S4中所述Ni847焊条为钛钙型药皮镍基合金焊条，且堆焊时使用直流电源堆焊。
进一步改进在于，在步骤S5中所述的工作层堆焊采用TIG方法堆焊。
本发明的有益效果是：
1)节省成本。利用堆焊技术修复一套型砧比新购置翻新一套型砧可以节省20％－70％的成本：目前翻新一套型砧需2700元(加工费)，一套型砧锻造车轴154根，每根车轴型砧成本为17.5元；焊修型砧加工费用58000元，一套型砧锻造车轴4000～5000根；每根车轴型砧成本为14.5元；每根车轴节约型砧加工费用3元。
2)提高车轴型砧使用寿命。与原型砧相比，经堆焊修复后的型砧可不同程度的增加200％-400％的使用寿命，型砧寿命明显延长；减少锻造设备的停机时间。
3)减少车轴型砧备用件数量。由于堆焊技术的灵活性，一旦型砧损坏，可以在较短的时间内修复后继续使用，此不需要存放大量的备用型砧。
4)减少车轴废品数量。原车轴型砧在生产100根车轴左右型砧就变形了，变形后的车轴型砧保证不了车轴的外型尺寸及表面质量，造成大量车轴因黑皮而造成报废，车轴废品率在0.75％－1％左右；采用双金属堆焊的型砧车轴废品率可控制在0.45％－0.6％，每年减少车轴废品损失近百万元。
附图说明
图1为修复后的车轴型砧结构图；
其中，1-车轴型砧，2-过度层，3-工作层。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。
实施例型砧选用材料为4Cr2MoVNi，其外形几何尺寸为：500mmX450mmX430mm，作为试验材料。
型砧材料化学成分(wt％)：
| 元素 | C | Si | Mn | Cr | Mo | V | Ni |
| 含量 | 0.41 | 0.35 | 0.40 | 2.10 | 0.55 | 0.21 | 1.20 |
过渡层采用规格Φ4MM的焊条牌号为Ni847，钛钙型药皮镍基合金焊条，使用直流电源，熔敷金属具有良好的高温机械性能和抗裂性能。
对上述失效的车轴锻造型砧的进行堆焊修复，具体包括以下步骤：
S1、用刨床和镗床去除20～29mm厚的型砧型腔疲劳层及裂纹，将型腔尖角打磨圆滑处理；
S2、将处理好的型砧放入电炉中升温，升温速度≤93℃/h，预热到450℃，并保温10h；
S3、用保温棉包住预热保温好的型砧四周及上部，留出待堆焊的型腔区域；
S4、用Ni847焊条在350℃保温1h后对型砧型腔进行过渡层堆焊，每堆焊一层均用风镐对焊道进行敲击，去除焊渣，当焊层厚度达到9mm时，过渡层焊接完成，且在堆焊过渡层的最后一层时，提前用电炉对型砧进行预热保温，预热温度为400℃，保温4h；
S5、用HGH520焊材对型砧进行工作层堆焊，工作层堆焊在过渡层之上，工作层焊层深度为10～19mm；
S6、工作层堆焊完成之后，同样用电炉对型砧加热保温，炉温500℃、保温12h，然后以15℃/h的速度降温至室温；
S7、冷至室温后，对型砧进行二次打磨，去除部分焊渣并保证焊层的平整和均匀，然后进行数控CNC加工焊层，数控加工出型腔位置的圆弧尺寸；
S8、加工好后，对型砧表面缺肉处进行二次补焊，修补型腔。
修复好后的车轴型砧如图1所示，在车轴型砧1上先堆焊上过度层2，再堆焊工作层3。
作为优选案例，在步骤S2中所述的升温速度具体为90℃/h。
作为优选案例，在步骤S4中所述Ni847焊条为钛钙型药皮镍基合金焊条，且堆焊时使用直流电源堆焊。
作为优选案例，在步骤S5中所述的工作层堆焊采用TIG方法堆焊。即非熔化极气体保护焊。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用刨床和镗床去除20～29mm厚的型砧型腔疲劳层及裂纹，将型腔尖角打磨圆滑处理；
S2、将处理好的型砧放入电炉中升温，升温速度≤93℃/h，预热到450℃，并保温10h；
S3、用保温棉包住预热保温好的型砧四周及上部，留出待堆焊的型腔区域；
S4、用Ni847焊条在350℃保温1h后对型砧型腔进行过渡层堆焊，每堆焊一层均用风镐对焊道进行敲击，去除焊渣，当焊层厚度达到9mm时，过渡层焊接完成，且在堆焊过渡层的最后一层时，提前用电炉对型砧进行预热保温，预热温度为400℃，保温4h；
S5、用HGH520焊材对型砧进行工作层堆焊，工作层堆焊在过渡层之上，工作层焊层深度为10～19mm；
S6、工作层堆焊完成之后，同样用电炉对型砧加热保温，炉温500℃、保温12h，然后以15℃/h的速度降温至室温；
S7、冷至室温后，对型砧进行二次打磨，去除部分焊渣并保证焊层的平整和均匀，然后进行数控CNC加工焊层，数控加工出型腔位置的圆弧尺寸；
S8、加工好后，对型砧表面缺肉处进行二次补焊，修补型腔。
2.根据权利要求1所述的一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，其特征在于：在步骤S2中所述的升温速度具体为90℃/h。
3.根据权利要求1所述的一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，其特征在于：在步骤S4中所述Ni847焊条为钛钙型药皮镍基合金焊条，且堆焊时使用直流电源堆焊。
4.根据权利要求1所述的一种车轴锻造型砧的堆焊修复方法，其特征在于：在步骤S5中所述的工作层堆焊采用TIG方法堆焊。
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