CN110625324B - 一种珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法，包括去除待镶嵌零件的镶嵌外表面变质层和/或缺陷；根据待嵌套零件加工后的镶嵌外表面的尺寸，加工珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面与待镶嵌零件的镶嵌外表面形成过盈配合；将内表面加工后的珠光体球墨铸铁镶嵌套匀速加热至230～280℃并保温到透烧；将透烧后的珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉并快速、准确的套在待镶嵌零件的外表面。本发明根据珠光体球墨铸铁的金相组织特点及膨胀特性，根据镶嵌套的壁厚及结构不同针对性采用中低温加热使之膨胀，而后快速、准确的完成嵌套，从而达到强化嵌套后零件表面以延长使用寿命、节约材料、降低使用成本的目的，具有操作简单、嵌套后稳固可靠的特点。
Description
技术领域
本发明属于机械制造工艺技术领域，具体涉及一种操作简单、嵌套后稳固可靠，能强化嵌套后零件表面以延长使用寿命、节约材料、降低使用成本的珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法。
背景技术
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨的一种高强度铸铁材料，由于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，使球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高，并有耐磨、减震、工艺性能好，成本低等优点，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，是仅次于灰铸铁且应用十分广泛的铸铁材料。
珠光体球墨铸铁（Pearlite heat-resisting steel）是基体组织中珠光体占80%以上的球墨铸铁。由于其中含有较多的珠光体组织，具有强度较高、硬度适中、塑性和韧性较好的特点，主要用于制造要求强度较高，有一定疲劳强度和耐磨性能的零件，如柴油机曲轴、连杆、轧辊等零件。
在现代冶金、水泥等行业，轧辊、压辊或圆柱类零部件大量应用了球墨铸铁材料，要求较高的还采用珠光体球墨铸铁。在前述行业的整个生产过程中，轧辊、压辊或轴等圆柱类零部件因磨损而消耗的部分约占辊子总重量的10～20%。因此，如何提高圆柱类零部件的使用寿命，是有效减低生产成本的关键问题之一。现有技术中，解决这个问题一般从两个方面入手；（1）提高各易消耗零部件的材质的硬度和耐磨性，延长其使用寿命；（2）对变形、磨损或旧辊或杆进行修复处理，提高其利用率，降低成本，是降低制造产品成本的一个重要途径。整体提高零部件材质硬度和耐磨性，往往需要复杂的热处理工艺和采用昂贵的材料，不仅工艺复杂，而且成本较高。而修复根据设备条件、生产工艺，一般采用表面堆焊或镶套的方法，修复成本低、效果好，是国内外广泛采用的修复技术。堆焊修复虽然短平快，但容易使焊接后的零件发生变形，从而影响使用精度，且焊补时间太长。镶套是指制做加工相同材料的套，依据热胀冷缩原理，经过加热后，内孔尺寸的变化，套入被修复的零部件，冷却后套与修复件紧箍成一体，经过加工后，达到其使用前尺寸要求，其性能不变、精度较高，对于一般采用都能够适应。但对于具有珠光体等特殊组织的金属材料，过高的加热温度会造成组织转变，从而改变材料的物理性能，而较低的温度又会造成加热和保温时间较长，不仅能耗高、效率低，而且还容易造成金属材料表面的氧化而影响嵌套精度和表面硬度，而为了避免氧化又往往需要采取保护气氛等措施，从而增加了嵌套的工艺成本和减低了实施加热嵌套的设备适应性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、嵌套后稳固可靠，能强化嵌套后零件表面以延长使用寿命、节约材料、降低使用成本的珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法。
本发明包括包括待嵌套零件加工、镶嵌套加工、镶嵌套加热、嵌套步骤，具体包括：
A、待嵌套零件加工：去除待镶嵌零件的镶嵌外表面变质层和/或缺陷；
B、镶嵌套加工：根据待嵌套零件加工后的镶嵌外表面的尺寸，加工珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面与待镶嵌零件的镶嵌外表面形成过盈配合；
C、镶嵌套加热：将内表面加工后的珠光体球墨铸铁镶嵌套匀速加热至230～280℃并保温到透烧；
D、嵌套：将待嵌套零件垂直固定在固定座上，然后将透烧后的珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉并快速、准确的垂直套在待镶嵌零件的镶嵌外表面至冷却紧固。
本发明的有益效果：
1、本发明根据珠光体球墨铸铁的金相组织特点及膨胀特性，根据镶嵌套的壁厚及结构不同，针对性的采用60～80℃/h的加热速度加热镶嵌套，避免了传统因加热速度过快产生缺陷乃至裂纹的难题，而且采用230～280℃的中低温加热使之膨胀，而后快速、准确的完成嵌套，在保证珠光体球墨铸铁镶嵌套中的珠光体组织不会因加热转变乃至材料变软的同时，也能保证足够的镶嵌膨胀量和镶嵌套的刚性，且还能减低加热能耗和加热时间，从而能够维持光体球墨铸铁的高强度、硬度适中、塑性和韧性较好特点，达到强化嵌套后零件表面以延长使用寿命、节约材料、降低使用成本的目的。
2、本发明能够保证镶嵌后珠光体球墨铸铁镶嵌套的力学性能，而且还能通过加热保温进一步改善基体组织，经过测量修复件的硬度达到HRC44～48。
3、本发明的嵌套步骤操作简单、便于实施，嵌套后稳固可靠，既能适用于需表面强化的新造圆柱类零件，能够简化结构和减低高价值材料成本；也能适用于变形或磨损的旧辊或旧杆进行修复处理，有效提高旧辊或旧杆的利用率，减低耗材成本和提高资源利用率。
附图说明
图1为本发明之实施例嵌套过程示意图；
图中：1-轧辊，2-镶嵌套，3-固定座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明包括待嵌套零件加工、镶嵌套加工、镶嵌套加热、嵌套步骤，具体包括：
A、待嵌套零件加工：去除待镶嵌零件的镶嵌外表面变质层和/或缺陷；
B、镶嵌套加工：根据待嵌套零件加工后的镶嵌外表面的尺寸，加工珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面与待镶嵌零件的镶嵌外表面形成过盈配合；
C、镶嵌套加热：将内表面加工后的珠光体球墨铸铁镶嵌套匀速加热至230～280℃并保温到透烧；
D、嵌套：将待嵌套零件垂直固定在固定座上，然后将透烧后的珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉并快速、准确的垂直套在待镶嵌零件的镶嵌外表面至冷却紧固。
所述A步骤中将待镶嵌零件的镶嵌外表面加工至正公差且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。
所述B步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面加工至负公差且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。
所述B步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面与待镶嵌零件的镶嵌外表面间的过盈量为0.20～0.35mm。
所述C步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套加热至230～280℃并保温1～2h。
所述C步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套的加热速度为60～80℃/h。
所述D步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套应在不低于200℃条件下完成镶嵌。
所述D步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉后测量内表面偏差且应大于待镶嵌零件的镶嵌外表面偏差至少0.35mm。
所述C步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面涂刷有抗氧化涂料。
所述D步骤中固定座的止动面支撑待镶嵌零件的外表面之下端且止动面的外径大于待镶嵌零件外表面的外径，所述固定座中部设置有穿过待镶嵌零件下部结构的孔，所述固定座的孔侧设置有调节并固定待镶嵌零件垂直度的紧固件。
本发明还包括将镶嵌后的珠光体球墨铸铁镶嵌套的外表面和/或端面加工至规定尺寸的步骤。
实施例：
某单位珠光体球墨铸铁材质的轧辊由于表面磨损，基本丧失了使用功能，为了修旧利废，减低生产成本，采用外表面嵌套的工艺进行修复，过程如下：
S100：车加工去除轧辊外表面磨损变质层（并保证镶嵌套具有一定的结构厚度）至φD
且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。
S200：根据轧辊加工后尺寸φD
且d=D及需要恢复后的外径，铸造珠光体球墨铸铁镶嵌套，然后车加工珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面至φd
且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm，与车加工后轧辊外表面形成0.20～0.35mm过盈量的配合。
S300：将车加工后的珠光体球墨铸铁镶嵌套以60～80℃/h的加热速度匀速加热至230～280℃并保温1～2h，保温时间较长时在珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面涂刷常规的抗氧化涂料。
S350：珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉后测量内表面偏差，应保证大于车加工后轧辊外表面偏差至少0.35mm才能流入S400步骤，否则回炉加热并保温。
S400：将固定座的底端水平固定，轧辊通过螺栓垂直固定在固定座上，然后将透烧后的珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉，快速、准确的垂直套在轧辊的镶嵌外表面至冷却紧固。
S500：将镶嵌到轧辊的珠光体球墨铸铁镶嵌套的外表面和/或端面加工至规定尺寸，完成轧辊的修复。
Claims (4)
1.一种珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法，其特征在于，包括待嵌套零件加工、镶嵌套加工、镶嵌套加热、嵌套步骤，具体包括：
A、待嵌套零件加工：去除待镶嵌零件的镶嵌外表面变质层和/或缺陷，将待镶嵌零件的镶嵌外表面加工至正公差且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm；
B、镶嵌套加工：根据待嵌套零件加工后的镶嵌外表面的尺寸，加工珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面至负公差且表面粗糙度Ra值不大于1.6μm，与待镶嵌零件的镶嵌外表面形成过盈配合的过盈量为0.20~0.35mm；
C、镶嵌套加热：将内表面加工后的珠光体球墨铸铁镶嵌套以60~80℃/h的加热速度匀速加热至230~280℃并保温1~2h到透烧；
D、嵌套：将待嵌套零件垂直固定在固定座上，然后将透烧后的珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉并在不低于200℃条件下快速、准确的垂直套在待镶嵌零件的镶嵌外表面至冷却紧固。
2.根据权利要求1所述珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法，其特征在于，所述D步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套出炉后测量内表面偏差且应大于待镶嵌零件的镶嵌外表面偏差至少0.35mm。
3.根据权利要求1所述珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法，其特征在于，所述C步骤中珠光体球墨铸铁镶嵌套的内表面涂刷有抗氧化涂料。
4.根据权利要求1所述珠光体球墨铸铁圆柱类零件的镶套方法，其特征在于，所述D步骤中固定座的止动面支撑待镶嵌零件的外表面之下端且止动面的外径大于待镶嵌零件外表面的外径，所述固定座中部设置有穿过待镶嵌零件下部结构的孔，所述固定座的孔侧设置有调节并固定待镶嵌零件垂直度的紧固件。
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| CN109108569A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-01 | 李统帅 | 一种轧机废旧支承辊镶套修复工艺 |
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