CN108857263A - 一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊 - Google Patents

一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊，离心辊通过以下方法修复：1）将离心辊的表面疲劳层去除；接着将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后检测凹陷处是否存在裂纹；2）将离心辊预热至250‑350℃；3）将焊丝堆焊至凹陷处，然后进行热处理；其中，在凹陷处存在裂纹的情形下，先将裂纹刨开进行裂纹的堆焊，接着进行第一热处理，然后进行凹陷处的堆焊，最后进行第二热处理；凹陷处的堆焊方法如下：先将第一焊丝进行堆焊且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm，然后将第二焊丝进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处。该自动堆焊修复的高速离心机的离心辊的修复处具有优异的硬度和耐磨性。

Description

一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊
技术领域
本发明涉及高速离心机的离心辊，具体地，涉及一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊。
背景技术
高速离心机属常规实验室用离心机，广泛用于生物，化学，医药等科研教育和生产部门，适用于微量样品快速分离合成。高速离心机的离心效果主要是由其稳定性决定的，而高速离心机的稳定性又与离心辊是密切相关的。现有技术中，使用者发现离心辊的表面出现损伤后则会导致高速离心机的离心稳定性下降，进而导致离心效果差。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊，该自动堆焊修复的高速离心机的离心辊的修复处具有优异的硬度和耐磨性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊，该离心辊通过以下方法修复：
1）将离心辊的表面疲劳层去除；接着将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后检测凹陷处是否存在裂纹；
2）将离心辊预热至250-350℃；
3）将焊丝堆焊至凹陷处，然后进行热处理；
其中，在凹陷处存在裂纹的情形下，先将裂纹刨开进行裂纹的堆焊，接着进行第一热处理，然后进行凹陷处的堆焊，最后进行第二热处理；凹陷处的堆焊方法如下：先将第一焊丝进行堆焊且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm，然后将第二焊丝进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处。
优选地，表面疲劳层的去除厚度为1.5-2.5mm。
优选地，第一热处理为：自15-25℃于50-70min内升温至280-300℃，接着自然冷却至15-25℃；
第二热处理为：于250-300℃中保温1.5-2.5h，接着于50-70min内降温至200-220℃并保温3-4h，然后1.5-2.5h内升温至500-550℃并保温4-6h，最后以45-55℃/h的速率降温至15-25℃。
优选地，第一热处理与第二热处理中的升温与降温均是匀速进行。
优选地，在步骤2）中，堆焊采用200-300℃的火焰进行加热。
优选地，自动堆焊修复方法还包括：在堆焊之前，将焊丝进行预热；其中，焊丝的预热温度由焊丝的碳含量决定。
优选地，当碳含量不高于0.40重量%，预热温度为100℃-149℃；当碳含量为0.0401-0.50重量%，预热温度为150℃-199℃；为0.0501-0.60重量%，预热温度为200℃-249℃；为0.0601-0.70重量%，预热温度为250℃-299℃；当碳含量为0.701-0.80重量%，预热温度为300℃-349℃；当碳含量为0.801-0.90重量%，预热温度为350-400℃。
优选地，当焊丝为高锰钢或奥氏体不锈钢，无需进行预热；当焊丝为高合金钢，预热温度大于400℃。
优选地，凹陷处堆焊使用的焊丝为牌号E4101焊丝。
优选地，第一焊丝为牌号E7001G焊丝，第二焊丝为牌号E7003G焊丝。
在上述技术方案中，发明人发现导致离心辊运行稳定性差的原因是由于离心辊表面存在凹陷处（未加工的盲区），甚至是凹陷处存在裂纹进而导致离心辊在运行过程中存在不稳定的情形，从而导致高速离心机的运行不稳定，进而导致最终离心效果不理想。现有的离心辊的修复一般直接在离心辊的表面凹陷处进行焊接，但是这种直接焊接的方式往往会导致修复结果不理想，因为修复金属的硬度较差导致不耐磨损。但是在本发明中，发明人通过去除疲劳层、抛光、预热、堆焊和热处理一些列的工艺使得堆焊的修复处具有优异的硬度，进而使得修复处具有优异的耐磨性，从而保证了修复后的离心辊具有优异的运行稳定性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的离心辊的修复方法中第二热处理的一种优选实施方式的曲线图；
图2是本发明提供的高速离心机的离心辊的一种优选实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊，该离心辊通过以下方法修复：
1）将离心辊（如图2所示）的表面疲劳层去除（可以通过数控机床操作）；接着将表面凹陷处进行抛光处理（可以通过角磨片进行）直至见到母材本色，然后检测凹陷处是否存在裂纹（可以通过着色探伤）；
2）将离心辊预热至250-350℃；
3）将焊丝堆焊至凹陷处，然后进行热处理；
其中，在凹陷处存在裂纹的情形下，先将裂纹刨开（可以通过气刨操作）进行裂纹的堆焊，接着进行第一热处理，然后进行凹陷处的堆焊，最后进行第二热处理；凹陷处的堆焊方法如下：先将第一焊丝进行堆焊且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm，然后将第二焊丝进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处。
发明人发现导致离心辊运行稳定性差的原因是由于离心辊表面存在凹陷处（未加工的盲区），甚至是凹陷处存在裂纹进而导致离心辊在运行过程中存在不稳定的情形，从而导致高速离心机的运行不稳定，进而导致最终离心效果不理想。现有的离心辊的修复一般直接在离心辊的表面凹陷处进行焊接，但是这种直接焊接的方式往往会导致修复结果不理想，因为修复金属的硬度较差导致不耐磨损。但是在本发明中，发明人通过去除疲劳层、抛光、预热、堆焊和热处理一些列的工艺使得焊接的修复金属具有优异的硬度，进而使得修复处具有优异的耐磨性，从而保证了修复后的离心辊具有优异的运行稳定性。
在本发明中，表面疲劳层的去除厚度可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，表面疲劳层的去除厚度为1.5-2.5mm。
在本发明中，第一热处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，第一热处理为：自15-25℃于50-70min内升温至280-300℃，接着自然冷却至15-25℃。
在本发明中，第二热处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度第二热处理为：于250-300℃中保温1.5-2.5h，接着于50-70min内降温至200-220℃并保温3-4h，然后1.5-2.5h内升温至500-550℃并保温4-6h，最后以45-55℃/h的速率降温至15-25℃；更优选可如图1所示。
在本发明中，第一热处理与第二热处理中升温与降温的速率可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，第一热处理与第二热处理中的升温与降温均是匀速进行。
在本发明中，第一热处理与第二热处理的操作环境可宽的范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，第一热处理与第二热处理均于电炉中进行。
在本发明中，堆焊的温度范围内选择，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，在步骤2）中，堆焊采用200-300℃的火焰进行加热。
在本发明中，为了进一步提高离心辊的硬度优选地，自动堆焊修复方法还包括：在堆焊之前，将焊丝进行预热；其中，焊丝的预热温度由焊丝的碳含量决定。
在上述焊丝的预热过程中，焊丝的预热温度可以在宽的范围内选择，针对不同的焊丝，预热温度也存在不同，但是为了进一步提高离心辊的硬度优选地，当碳含量不高于0.40重量%，预热温度为100℃-149℃；当碳含量为0.0401-0.50重量%，预热温度为150℃-199℃；为0.0501-0.60重量%，预热温度为200℃-249℃；为0.0601-0.70重量%，预热温度为250℃-299℃；当碳含量为0.701-0.80重量%，预热温度为300℃-349℃；当碳含量为0.801-0.90重量%，预热温度为350-400℃；更优选地，当焊丝为高锰钢或奥氏体不锈钢，无需进行预热；当焊丝为高合金钢，预热温度大于400℃。
在本发明中，考虑到操作成本以及修复效果，优选地，凹陷处堆焊使用的焊丝为牌号E4101焊丝；更优选地，第一焊丝为牌号E7001G焊丝，第二焊丝为牌号E7003G焊丝。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1）通过该数控机床将离心辊的表面疲劳层（厚度为2mm）去除；接着通角磨片将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后通过着色探伤检测凹陷处是否存在裂纹；
2）将离心辊预热至300℃；
3）检测到裂纹，首先将牌号E4101焊丝预热，接着通过250℃的火焰堆焊至裂纹处，然后自20℃于60min内升温至290℃，接着自然冷却至20℃使得堆焊表面平滑；
4）先将第一焊丝（牌号E7001G焊丝）预热，接着通过250℃的火焰堆焊至凹陷处的底部且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm；然后将第二焊丝（牌号E7003G焊丝）预热，下一步通过250℃的火焰堆焊至进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处；最后将离心辊于280℃中保温2h，接着于60min内降温至210℃并保温3.5h，然后2h内升温至530℃并保温5h，最后以20℃/h的速率降温至20℃使得堆焊表面平滑。
实施例2
1）通过该数控机床将离心辊的表面疲劳层（厚度为1.5mm）去除；接着通角磨片将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后通过着色探伤检测凹陷处是否存在裂纹；
2）将离心辊预热至250℃；
3）检测到裂纹，首先将牌号E4101焊丝预热，接着通过200℃的火焰堆焊至裂纹处，然后自15℃于50min内升温至280℃，接着自然冷却至15℃使得堆焊表面平滑；
4）先将第一焊丝（牌号E7001G焊丝）预热，接着通过200℃的火焰堆焊至凹陷处的底部且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm；然后将第二焊丝（牌号E7003G焊丝）预热，下一步通过200℃的火焰堆焊至进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处；最后将离心辊于250℃中保温1.5h，接着于50min内降温至200℃并保温3h，然后1.5h内升温至500℃并保温4h，最后以45℃/h的速率降温至15℃使得堆焊表面平滑。
实施例3
1）通过该数控机床将离心辊的表面疲劳层（厚度为2.5mm）去除；接着通角磨片将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后通过着色探伤检测凹陷处是否存在裂纹；
2）将离心辊预热至350℃；
3）检测到裂纹，首先将牌号E4101焊丝预热，接着通过300℃的火焰堆焊至裂纹处，然后自25℃于70min内升温至300℃，接着自然冷却至25℃使得堆焊表面平滑；
4）先将第一焊丝（牌号E7001G焊丝）预热，接着通过200-300℃的火焰堆焊至凹陷处的底部且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm；然后将第二焊丝（牌号E7003G焊丝）预热，下一步通过300℃的火焰堆焊至进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处；最后将离心辊于300℃中保温2.5h，接着于70min内降温至220℃并保温4h，然后2.5h内升温至550℃并保温6h，最后以55℃/h的速率降温至25℃使得堆焊表面平滑。
实施例4
1）通过该数控机床将离心辊的表面疲劳层（厚度为2mm）去除；接着通角磨片将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后通过着色探伤检测凹陷处是否存在裂纹，检测到无裂纹；
2）将离心辊预热至300℃；
3）先将第一焊丝（牌号E7001G焊丝）预热，接着通过250℃的火焰堆焊至凹陷处的底部且第一焊丝的顶部距离离心辊的表面不低于3mm；然后将第二焊丝（牌号E7003G焊丝）预热，下一步通过250℃的火焰堆焊至进行堆焊至第一焊丝的顶部直至填平裂纹处；最后将离心辊于280℃中保温2h，接着于60min内降温至210℃并保温3.5h，然后2h内升温至530℃并保温5h，最后以50℃/h的速率降温至20℃使得堆焊表面平滑。
检测例1
通过标准金刚石压头对上述离心辊的修复处进行洛氏硬度进行检测，具体结果见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
洛氏硬度（HRC） 75.3 73.5 75.1 74.6
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种自动堆焊修复的高速离心机的离心辊，其特征在于，所述离心辊通过以下方法修复：
1）将离心辊的表面疲劳层去除；接着将表面凹陷处进行抛光处理直至见到母材本色，然后检测凹陷处是否存在裂纹；
2）将所述离心辊预热至250-350℃；
3）将焊丝堆焊至所述凹陷处，然后进行热处理；
其中，在凹陷处存在裂纹的情形下，先将裂纹刨开进行裂纹的堆焊，接着进行第一热处理，然后进行凹陷处的堆焊，最后进行第二热处理；凹陷处的堆焊方法如下：先将第一焊丝进行堆焊且第一焊丝的顶部距离所述离心辊的表面不低于3mm，然后将第二焊丝进行堆焊至所述第一焊丝的顶部直至填平所述裂纹处。
2.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述表面疲劳层的去除厚度为1.5-2.5mm。
3.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述第一热处理为：自15-25℃于50-70min内升温至280-300℃，接着自然冷却至15-25℃；
所述第二热处理为：于250-300℃中保温1.5-2.5h，接着于50-70min内降温至200-220℃并保温3-4h，然后1.5-2.5h内升温至500-550℃并保温4-6h，最后以45-55℃/h的速率降温至15-25℃。
4.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述第一热处理与第二热处理中的升温与降温均是匀速进行。
5.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，在所述步骤2）中，堆焊采用200-300℃的火焰进行加热。
6.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述自动堆焊修复方法还包括：在堆焊之前，将焊丝进行预热；其中，焊丝的预热温度由焊丝的碳含量决定。
7.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，当碳含量不高于0.40重量%，预热温度为100℃-149℃；当碳含量为0.0401-0.50重量%，预热温度为150℃-199℃；为0.0501-0.60重量%，预热温度为200℃-249℃；为0.0601-0.70重量%，预热温度为250℃-299℃；当碳含量为0.701-0.80重量%，预热温度为300℃-349℃；当碳含量为0.801-0.90重量%，预热温度为350-400℃。
8.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，当焊丝为高锰钢或奥氏体不锈钢，无需进行预热；当焊丝为高合金钢，预热温度大于400℃。
9.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述凹陷处堆焊使用的焊丝为牌号E4101焊丝。
10.根据权利要求1所述的离心辊，其特征在于，所述第一焊丝为牌号E7001G焊丝，所述第二焊丝为牌号E7003G焊丝。
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