CN112059545A - 一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法 - Google Patents

一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法 Download PDF

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李福永
程相榜
白海明
刘晟
张自强
屈海燕
汤利利
张海生
印文才
张静
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Abstract

本发明提供了一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，包括以下步骤：粗车：预留尺寸≥Ф（D+n）mm；钻铰接孔；调质；校直：控制细长活塞杆的跳动量≤1mm；半精车：预留尺寸≥Ф（D+n1）mm；精车：以半精车的外圆为基准，进一步精加工细长活塞杆的外圆；高速激光熔覆：密封面跳动量检测；尺寸检测：对细长活塞杆各处的直径进行检测；铣扁‑磨外圆‑抛光‑完成细长活塞杆的激光熔覆过程。该细长活塞杆激光熔覆变形控制方法具有避免激光熔覆过程中生成热量过大、导致工件变形严重且节约工序流程和时间的优点。

Description

一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下液压支架油缸的制备工艺，具体的说，涉及了一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法。
背景技术
传统激光熔覆技术采用预置送粉(或旁轴送粉)的方式，约80%能量作用于基材，使得细长活塞杆(长度L/直径D＞6)的局部变形量＞3mm。
工件采用传统激光熔覆工艺流程如下：下料——粗车——钻铰接孔——调质——校直——半精车——精车——传统激光熔覆——尺寸检测——精车——铣扁——磨外圆——抛光，即使采取“校直”纠偏措施，在加工过程中也会出现“校直”应力回弹，造成出现局部漏铁、局部黑皮发生，原因在于：预置送粉或旁轴送粉的粉量巨大，在熔覆时产生巨大的热量，约80%能量作用于基材，导致活塞杆整体变形，因此在这之后还需要一次精车工序，才能将尺寸控制在合理范围内，这最后一次精车过程在应力回弹所导致的变形的干扰下，很容易发生局部熔覆部分被车掉过厚的问题，因而限制了该技术的推广应用。
高速激光熔覆技术采用同轴送粉方式，约20%能量作用于基材。这种加工方式与传统激光熔覆焊接技术完全不同，本申请在高速激光熔覆技术的基础上，调整传统激光熔覆工艺，解决细长活塞杆激光熔覆过程中的变形控制的难题，属于先进环保的增材制造技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种避免激光熔覆过程中生成热量过大、导致工件变形严重且节约工序流程和时间的细长活塞杆激光熔覆变形控制方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，包括以下步骤：
粗车：车出细长活塞杆的外形轮廓，并预留尺寸≥Ф（D+n）mm；
钻铰接孔；
调质：细长活塞杆工件立式装炉、垂直入池，以免相互挤压；
校直：使用工具对细长活塞杆进行校直处理，降低调质过程带来的弯曲变形，控制细长活塞杆的跳动量≤1mm；
半精车：进一步精加工细长活塞杆的轮廓，预留尺寸≥Ф（D+n1）mm；
时效：控制加热温度为500±10℃；保温时间为：7h±10min；冷却方式为：空冷；
钻深孔：以外圆为基准面钻深孔；
精车：以深孔为基准，进一步精加工细长活塞杆的外圆，控制熔覆区的外圆为Ф(D-0.7)mm，熔覆区跳动量≤0.05mm，密封面外圆的跳动量≤0.05mm；
高速激光熔覆：设置激光功率5.8-6.2kw、光斑尺寸Φ0.8-1.2mm、熔覆厚度0.25-0.30mm、线速度30-35m/min、粉末粒度20-53μm、送粉量40-45g/min、离焦量0-2mm、稀释率＜1%；
尺寸检测：对细长活塞杆各处的直径进行检测；检测密封面外圆的跳动量≤0.05mm；
铣扁-磨外圆-抛光-完成细长活塞杆的激光熔覆过程。
其中，D为细长活塞杆的直径，n和n1为自然数，且n＞n1。
基上所述，还包括设于抛光过程后的检测程序，所述检测程序包括：
表面硬度检测：采用硬度计测量熔覆层硬度，允许表面硬度值为50±2HRC；
耐蚀性能检测：将熔覆层表面的油污、水渍、灰尘擦拭干净，用试验滤纸紧贴包覆在工件表面，向试验滤纸表面均匀喷洒浓度为50g/L的NaCl溶液，完全浸湿试验滤纸且不滴漏为准，然后将保鲜膜松弛的包裹在试验滤纸表面，包裹8h，熔覆表面无任何锈蚀则判定合格。
基上所述，n≥8，8≥n1≥3。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过加入高速激光熔覆工序，并相应调整整个工序的内容和参数，可控制熔覆后熔覆区的跳动量≤0.25mm，密封面跳动量≤0.05mm，具体的，由于采用了高速激光熔覆工艺代替传统熔覆工艺，无需在工件表面预置大量粉末，粉末直接在送达熔覆区域的空中熔化并熔覆在工件表面，保证仅有20%的能量作用于工件基材，相对传统方式的80%而言热量更低，不易造成工件变形。
进一步，高速激光熔覆工艺的功率更大、光斑更小、线速度更快、需要的粉末粒度更小且送粉量更少，能够更加精准的控制熔覆的厚度，将熔覆厚度控制在0.25-0.3mm之间，省去了熔覆工艺后再次进行精车的步骤，简化整个施工工艺，减少施工时间。
进一步的，增加时效工序，使工件的应力充分释放，进一步避免后续工件的变形。
进一步的，采用相对独特的检验手段，用试验滤纸喷洒NaCl溶液进行耐蚀性能测试，实现了无损检测，避免直接喷洒检测方式导致的汇集后浓度增加、侵蚀工件表面的问题，以及浸泡式检测方式损坏工件其它位置的问题。
附图说明
图1是本发明的长径比(长度L /直径D)＞6活塞杆熔覆前示意图。
图2是本发明的长径比(长度L /直径D)＞6活塞杆熔覆后示意图。
图3是本发明的长径比(长度L /直径D)＞6活塞杆熔覆成品示意图。
图中：1.熔覆区域；2.密封圆；3.铰接孔；4.深孔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-图3所示，一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，用于加工熔覆区外圆为φ70mm的活塞杆，图中D指熔覆直径，包括以下步骤：
粗车：车出细长活塞杆的外形轮廓，并预留尺寸为78mm，其目的是为了克服校直后的应力回弹问题，留出更多的尺寸，方便后续加工去除。
钻铰接孔3。
调质：细长活塞杆工件立式装炉、垂直入池，以免相互挤压，工件可上下均匀移动。
校直：使用工具对细长活塞杆进行校直处理，降低调质过程带来的弯曲变形，控制细长活塞杆的跳动量为0.8，该校直过程为冷校。
半精车：进一步精加工细长活塞杆的轮廓，预留尺寸≥Ф73.5mm，其目的是为钻深孔留出余量，保证深孔与工件熔覆外圆的同轴度≤0.4mm。
时效：控制加热温度为500±10℃；保温时间为：7h±10min；冷却方式为：空冷。
该步骤的原因是：一般情况下，校直过程为冷校，因此，在半精车之后，设置时效工序，将工件内部的应力充分释放，避免后续过程中产生较大的变形。
钻深孔4，以外圆为基准钻深孔4。
精车：以深孔4为基准，进一步精加工细长活塞杆的外圆，控制精车熔覆区的外圆为Ф69.3(-0.03,-0.10)mm，熔覆区跳动量≤0.05mm，密封面外圆的跳动量≤0.05mm。
高速激光熔覆：设置激光功率5.8-6.2kw、光斑尺寸Φ0.8-1.2mm、熔覆厚度0.25-0.30mm、线速度30-35m/min、粉末粒度20-53μm、送粉量40-45g/min、离焦量0-2mm、稀释率＜1%，该过程为激光熔覆工艺的核心过程，由于采用了高速激光熔覆，大大缩短了加工时间，提高了加工质量，避免了细长活塞杆的变形问题。
尺寸检测：对细长活塞杆各处的直径进行检测，控制：①外圆尺寸＞Φ(D+0.40)mm则合格，转续加工。②Ф(D+0.30)mm≤外圆尺寸≤Ф(D+0.40)mm时，磨削外圆至Φ(D+0.35)mm，全部无黑皮则合格。③外圆尺寸＜Ф(D+0.30)mm则不合格，重新熔覆。
然后对各处直径合格的细长活塞杆的密封面进行跳动量检测，控制≤0.05mm。
铣扁；
磨外圆；
抛光，即可完成细长活塞杆的整个加工工序。
为了保证出厂质量，还会进行最后一步，性能检测，所述检测程序包括：
表面硬度检测：采用硬度计测量熔覆层硬度，允许表面硬度值为50±2HRC；
耐蚀性能检测：将熔覆层表面的油污、水渍、灰尘擦拭干净，用试验滤纸紧贴包覆在工件表面，向试验滤纸表面均匀喷洒浓度为50g/L的NaCl溶液，完全浸湿试验滤纸且不滴漏为准，然后将保鲜膜松弛的包裹在试验滤纸表面，包裹8h，熔覆表面无任何锈蚀则判定合格。
下表为两种不同尺寸的细长活塞杆高速激光熔覆应用的情况(单位/mm)
Figure RE-GDA0002706843800000051
通过上表可以看到，最终密封面2跳动量均处于要求的范围内，该工艺 起到了积极的效果，且缩短了工艺的流程和时间，提升了效率。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
粗车：车出细长活塞杆的外形轮廓，并预留尺寸≥Ф（D+n）mm；
钻铰接孔；
调质：细长活塞杆工件立式装炉、垂直入池，以免相互挤压；
校直：使用工具对细长活塞杆进行校直处理，降低调质过程带来的弯曲变形，控制细长活塞杆的跳动量≤1mm；
半精车：进一步精加工细长活塞杆的轮廓，预留尺寸≥Ф（D+n1）mm；
精车：进一步精加工细长活塞杆的外圆，控制熔覆区的外圆为Ф(D-0.7)mm，熔覆区跳动量≤0.05mm，密封面外圆的跳动量≤0.05mm；
高速激光熔覆：设置激光功率5.8-6.2kw、光斑尺寸Φ0.8-1.2mm、熔覆厚度0.25-0.30mm、线速度30-35m/min、粉末粒度20-53μm、送粉量40-45g/min、离焦量0-2mm、稀释率＜1%；
尺寸检测：对细长活塞杆各处的直径进行检测；检测密封面外圆的跳动量≤0.05mm；
铣扁-磨外圆-抛光-完成细长活塞杆的激光熔覆过程；
其中，D为细长活塞杆的直径，n和n1为自然数，且n＞n1。
2.根据权利要求1所述的细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，其特征在于：在半精车之后，设置时效工序，控制加热温度为500±10℃；保温时间为：7h±10min；冷却方式为：空冷。
3.根据权利要求2所述的细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，其特征在于：还包括设于抛光过程后的检测程序，所述检测程序包括：
表面硬度检测：采用硬度计测量熔覆层硬度，允许表面硬度值为50±2HRC；
耐蚀性能检测：将熔覆层表面的油污、水渍、灰尘擦拭干净，用试验滤纸紧贴包覆在工件表面，向试验滤纸表面均匀喷洒浓度为50g/L的NaCl溶液，完全浸湿试验滤纸且不滴漏为准，然后将保鲜膜松弛的包裹在试验滤纸表面，包裹8h，熔覆表面无任何锈蚀则判定合格。
4.根据权利要求1所述的细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，其特征在于：n≥8，8≥n1≥3。
5.根据权利要求2所述的细长活塞杆激光熔覆变形控制方法，其特征在于：时效工序后，以外圆为基准面钻深孔，然后将深孔作为精车步骤的基准。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719815A (zh) * 2021-01-22 2021-04-30 郑煤机智鼎液压有限公司 一种液压支架用杆柱类工件高速激光熔覆加工方法
CN113199213A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 西安煤矿机械有限公司 一种采煤机摇臂耐磨耐腐蚀中心水管的制造工艺
CN114161094A (zh) * 2021-12-24 2022-03-11 郑州煤机综机设备有限公司 一种零件外表面高效防锈蚀增材加工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101942657A (zh) * 2010-09-20 2011-01-12 中煤邯郸煤矿机械有限责任公司 液压支架立柱、千斤顶的表面激光熔覆方法
US20140299585A1 (en) * 2012-05-22 2014-10-09 Shandong Energy Machinery Group Han's Remanufacture Co., Ltd. Laser cladding method
CN109967973A (zh) * 2018-12-03 2019-07-05 西安重装铜川煤矿机械有限公司 一种支架立柱中缸的激光熔覆加工工艺
CN110484909A (zh) * 2019-08-19 2019-11-22 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种立柱的高速激光熔覆方法及立柱
CN110512204A (zh) * 2019-08-19 2019-11-29 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种芯棒的激光熔覆方法及芯棒
CN111020565A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 陕西天元智能再制造股份有限公司 一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置和激光熔覆方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101942657A (zh) * 2010-09-20 2011-01-12 中煤邯郸煤矿机械有限责任公司 液压支架立柱、千斤顶的表面激光熔覆方法
US20140299585A1 (en) * 2012-05-22 2014-10-09 Shandong Energy Machinery Group Han's Remanufacture Co., Ltd. Laser cladding method
CN109967973A (zh) * 2018-12-03 2019-07-05 西安重装铜川煤矿机械有限公司 一种支架立柱中缸的激光熔覆加工工艺
CN110484909A (zh) * 2019-08-19 2019-11-22 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种立柱的高速激光熔覆方法及立柱
CN110512204A (zh) * 2019-08-19 2019-11-29 山东能源重装集团大族再制造有限公司 一种芯棒的激光熔覆方法及芯棒
CN111020565A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 陕西天元智能再制造股份有限公司 一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置和激光熔覆方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
关振中: "《激光加工工艺手册》", 30 June 1998, 中国计量出版社 *
范存德: "《液压技术手册》", 30 May 2004, 辽宁科学技术出版社 *
鞍山钢铁学院、程啸凡主编: "《液压传动》", 30 June 1983, 冶金工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719815A (zh) * 2021-01-22 2021-04-30 郑煤机智鼎液压有限公司 一种液压支架用杆柱类工件高速激光熔覆加工方法
CN113199213A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 西安煤矿机械有限公司 一种采煤机摇臂耐磨耐腐蚀中心水管的制造工艺
CN114161094A (zh) * 2021-12-24 2022-03-11 郑州煤机综机设备有限公司 一种零件外表面高效防锈蚀增材加工方法

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