CN110102878A - 轧机主轴扁头套内孔的cmt与激光熔覆复合修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，包括如下步骤：切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层；清洗加工表面，去加工表面的杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层；并对CMT焊层进行探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末并采用连续光纤激光器进行熔覆，并对激光熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。本发明将CMT焊接工艺与激光熔覆工艺有机结合，实现了低成本、敏捷修复的目的，并且可以根据工况变化，快速调整激光熔覆层硬度及合金成分；显著提高了其使用性能和寿命，使用寿命提高2倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面工程技术领域，具体涉及一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法。
背景技术
轧机主传动万向轴为轧线最为关键的设备，在该结构中，扁头套使用及修复是轧钢车间设备管理的核心部分。扁头套材质为42CrMo中碳合金钢，本身可焊性较差，根据实际磨损量，采用堆焊或者等离子熔覆工艺修复磨损后的扁头套，由于所需的熔覆层厚度及堆焊面积较大，在堆焊、等离子熔覆过程中产生较大残余应力和较大的热影响区，虽然后道工序有热处理消应力，也只是部分消除内应力，剩余的内应力会在部件使用中逐步释放，导致修复后的扁头套在较短时间内出现裂纹等缺陷，进而加速了修复后扁头套的损伤和失效。堆焊和等离子熔覆等传统修复工艺已经无法满足扁头套恶劣工况的需要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明所述方法是通过以下技术方案实现的：
一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，包括如下步骤：
步骤1，切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层；
步骤2，清洗加工表面，去加工表面的杂质；
步骤3，采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层；并对CMT焊层进行探伤，检测是否有裂纹等缺陷；
步骤4，配制合金粉末并采用连续光纤激光器进行熔覆，并对激光熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；
步骤5，对激光熔覆层表面进行机加工，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤1中，去除磨损疲劳层单边加工量为3mm-5mm。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤3中，焊接参数：气体流量为10L/min-15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A-180A，焊接电压为12V-16V，焊接速度为200mm/min-220mm/min，直流反接，控制焊枪角度α为83°-87°，焊接位置角度β为5°-7°，焊丝伸出长度为10mm-15mm。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤3中，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤4中，合金粉末各组分按照质量百分比分别为，C：0.31-0.35％，Cr：12-14.5％，Ni：4.0-4.5％，Mo：1.5-1.7％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤4中，熔覆工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3000-3300W，扫描速度为800-1000mm/min，搭接率为30-50％。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤3中，CMT焊层硬度为HRC20-22，厚度为2mm-4mm。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤4中，激光熔覆层的厚度为2mm，硬度为HRC43-45。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤5中，激光熔覆层加工的单边加工量为1mm。
上述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其中，所述步骤3中，焊丝直径为1.0-1.2mm。
采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、通过CMT技术焊接低合金钢焊丝，实现了磨损后的扁头套内孔堆焊过渡层，CMT焊接方法克服了常规的堆焊、等离子弧熔覆等极易导致工件热变形的问题；
2、本发明方法通过在CMT焊接过渡层表面激光熔覆高性能合金，显著提升了扁头套耐磨损、耐腐蚀和耐疲劳性能；
3、本发明采用CMT焊接工艺与激光熔覆，将两种工艺有机结合，实现了低成本、敏捷修复的目的，并且可以根据工况变化，快速调整激光熔覆层硬度及合金成分；显著提高了其使用性能和寿命，使用寿命提高2倍以上。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为3mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.0mm，焊接参数：气体流量为10L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A，焊接电压为12V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为83，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为10mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC20，CMT焊层厚度为2mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.31％，Cr12％，Ni 4.0％，Mo 1.5％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3000W，扫描速度为800mm/min，搭接率为30％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC43；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例2
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为5mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.2mm，焊接参数：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为180A，焊接电压为16V，焊接速度为220mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为87°，焊接位置角度β为7°，焊丝伸出长度为15mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC22，CMT焊层厚度为4mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.35％，Cr14.5％，Ni 4.5％，Mo 1.7％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3300W，扫描速度为1000mm/min，搭接率为50％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC45；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例3
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为4mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.2mm，焊接参数：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为180A，焊接电压为16V，焊接速度为220mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为85°，焊接位置角度β为6°，焊丝伸出长度为12mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC21，CMT焊层厚度为3mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.35％，Cr14.5％，Ni 4.0％，Mo 1.6％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3200W，扫描速度为900mm/min，搭接率为40％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC44；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例4
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为5mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.0mm，焊接参数：气体流量为13L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为150A，焊接电压为14V，焊接速度为210mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为86°，焊接位置角度β为6°，焊丝伸出长度为12mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC20，CMT焊层厚度为4mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.31％，Cr14.5％，Ni 4.5％，Mo 1.6％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3300W，扫描速度为1000mm/min，搭接率为50％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC44；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例5
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为3mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.0mm，焊接参数：气体流量为10L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A，焊接电压为12V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为83°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为10mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC22，CMT焊层厚度为2mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.32％，Cr13％，Ni 4.2％，Mo 1.6％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3000W，扫描速度为800mm/min，搭接率为30％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC45；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例6
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为5mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.0mm，焊接参数：气体流量为13L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为160A，焊接电压为15V，焊接速度为210mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为85°，焊接位置角度β为6°，焊丝伸出长度为12mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC22，CMT焊层厚度为4mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.33％，Cr13％，Ni 4.3％，Mo 1.6％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3000W，扫描速度为800mm/min，搭接率为35％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC43；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例7
首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为3mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.1mm，焊接参数：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为180A，焊接电压为15V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为86°，焊接位置角度β为7°，焊丝伸出长度为14mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC20，CMT焊层厚度为2mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.35％，Cr13％，Ni 4.2％，Mo 1.7％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3300W，扫描速度为1000mm/min，搭接率为50％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC43；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
实施例8
首先，首先，通过立车和镗铣切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层，单边加工量为5mm；采用无水酒精清洗加工表面，去除氧化物、油污等杂质；采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝，直径为1.2mm，焊接参数：气体流量为12L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为170A，焊接电压为14V，焊接速度为210mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为86°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为12mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在扁头套内孔表面堆焊低合金钢焊丝，CMT焊层硬度为HRC22，CMT焊层厚度为4mm，为达到所需的焊层厚度，可采用多层焊接方式；对CMT焊层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；配制合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C 0.33％，Cr12.5％，Ni 4.2％，Mo 1.55％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目；采用连续光纤激光器进行熔覆，工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3100W，扫描速度为950mm/min，搭接率为40％；采用同轴送粉方式，激光熔覆层的厚度为2mm，激光熔覆层硬度为HRC43；对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；对激光熔覆层表面进行机加工，单边加工量为1mm，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
上述各个实施例，实现了磨损后扁头套的修复，修复后的扁头套没有热变形，并且具有更高的使用寿命。
Claims (10)
1.一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，切削待修复扁头套内孔，去除磨损疲劳层；
步骤2，清洗加工表面，去加工表面的杂质；
步骤3，采用CMT工艺在加工表面堆焊过渡层；并对CMT焊层进行探伤，检测是否有裂纹等缺陷；
步骤4，配制合金粉末并采用连续光纤激光器进行熔覆，并对激光熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；
步骤5，对激光熔覆层表面进行机加工，得到尺寸、公差和表面光洁度均符合图纸要求的扁头套。
2.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤1中，去除磨损疲劳层单边加工量为3mm-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤3中，焊接参数：气体流量为10L/min-15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A-180A，焊接电压为12V-16V，焊接速度为200mm/min-220mm/min，直流反接，控制焊枪角度α为83°-87°，焊接位置角度β为5°-7°，焊丝伸出长度为10mm-15mm。
4.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤3中，CMT焊接选择的焊丝为低合金钢焊丝。
5.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤4中，合金粉末各组分按照质量百分比分别为，C：0.31-0.35％，Cr：12-14.5％，Ni：4.0-4.5％，Mo：1.5-1.7％，余量为Fe，合金化粉末目数为135～325目。
6.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤4中，熔覆工艺参数为：激光器光斑为直径3mm的圆形，扫描功率为3000-3300W，扫描速度为800-1000mm/min，搭接率为30-50％。
7.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤3中，CMT焊层硬度为HRC20-22，厚度为2mm-4mm。
8.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤4中，激光熔覆层的厚度为2mm，硬度为HRC43-45。
9.根据权利要求8所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤5中，激光熔覆层加工的单边加工量为1mm。
10.根据权利要求1所述的一种轧机主轴扁头套内孔的CMT与激光熔覆复合修复方法，其特征在于，所述步骤3中，焊丝直径为1.0-1.2mm。
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