CN112548506B - 一种钢活塞的再制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢活塞的再制造方法，包括：对钢活塞的止口定位面的形变进行修正；去除原焊接的表面余量；清洗所述钢活塞；预热；补焊，且所述补焊过程的焊接能量大于所述原焊接的焊接能量；回火。应用本发明提供的钢活塞的再制造方法，能够对焊接后出现焊偏、焊缝深度不够、焊接气孔及焊接表面塌陷等缺陷的钢活塞，采取补焊的补救措施，以使存在焊接缺陷的钢活塞不至直接报废，而能够实现重复利用，进而减少了浪费，提升了利用率。

Description

一种钢活塞的再制造方法
技术领域
本发明涉及活塞制作技术领域，更具体地说，涉及一种钢活塞的再制造方法。
背景技术
活塞是柴油机排放升级的关键零部件之一，钢结构活塞替代铝结构活塞是车用柴油机满足国Ⅵ及更高标准排放和燃油经济性要求的重要手段。钢活塞结构简单、机械强度高、耐磨性能好、耐疲劳寿命长，在交变动载荷作用下，承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。
钢活塞目前多采用整体铸造、锻造、焊接等方式进行制造。然而，一般钢活塞经高能束焊接后若产生如焊接气孔、焊偏、焊接表面塌陷等缺陷，产品直接报废，不能再使用，造成产品利用率低等问题。
综上所述，如何有效地解决钢活塞焊接缺陷使产品报废导致的利用率低等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢活塞的再制造方法，该钢活塞的再制造方法可以有效地解决钢活塞焊接缺陷使产品报废导致的利用率低的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钢活塞的再制造方法，包括：
对钢活塞的止口定位面的形变进行修正；
去除原焊接的表面余量；
清洗所述钢活塞；
预热；
补焊，且所述补焊过程的焊接能量大于所述原焊接的焊接能量；
回火。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述对钢活塞的止口定位面的形变进行修正具体包括：去除止口定位面余量0.2mm-0.3mm；所述表面余量的范围为0.3mm-0.5mm。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述清洗所述钢活塞，具体包括：
采用超声波对所述钢活塞进行清洗，直至所述原焊接的焊缝无可见杂质及油污。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述预热的温度范围为200℃-260℃，预热时间范围为1.5小时-2.5小时，以使所述补焊时焊缝处温度范围为230℃±30℃。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述回火具体包括：
在30分钟-40分钟升温到560℃-580℃，并保温1.5小时-2.5小时。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述回火之后，还包括：
清理表面焊渣。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述清理表面焊渣之后，还包括：
机加工补焊表面至成品尺寸。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述补焊具体为电子束焊接。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述电子束焊接具体包括：
采用频率范围为600Hz-1400Hz、幅值范围为1.5mV-3mV的正弦电流对原焊缝直径区域进行高能束扫描搅拌。
优选地，上述钢活塞的再制造方法中，所述电子束焊接时，加速电压范围为60kV-75kV、焊接束流范围为65mA-80mA、焊接速度范围为800mm/min-1200mm/min、聚焦电流范围为630mA-700mA。
应用本发明提供的钢活塞的再制造方法，首先对钢活塞的止口定位面的形变进行修正；而后去除原焊接的表面余量；再清洗钢活塞；而后进行预热；补焊，且补焊过程的焊接能量大于原焊接的焊接能量；再进行回火。该钢活塞的再制造方法，能够对焊接后出现焊偏、焊缝深度不够、焊接气孔及焊接表面塌陷等缺陷的钢活塞，采取补焊的补救措施，以使存在焊接缺陷的钢活塞不至直接报废，而能够实现重复利用，进而减少了浪费，提升了利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例的钢活塞的再制造方法的流程示意图；
图2为钢活塞的结构示意图。
附图中标记如下：
顶面焊缝1，环部焊缝2，原焊接表面3，原止口的侧壁面4。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种钢活塞的再制造方法，以对钢活塞焊接缺陷产品进行再制造，以减少浪费，提升利用率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的钢活塞的再制造方法的流程示意图。
在一个具体实施例中，本发明提供的钢活塞的再制造方法，包括以下步骤：
S1：对钢活塞的止口定位面的形变进行修正。
本申请针对的是经过焊接后出现焊偏、焊缝深度不够、焊接气孔及焊接表面塌陷等缺陷的钢活塞，前述造成缺陷的焊接过程即为原焊接，其通常为钢活塞的第一次焊接。由于原焊接时止口会产生不同程度的变形，故在补焊前先进行止口定位面的修正，具体可以通过去材料的方式使止口定位面符合基准要求。止口定位面的具体位置根据钢活塞的结构及装夹定位方式等设置，此处不做具体限定。如图2所示，在钢活塞裙部的底端具有止口，原止口的侧壁面4即作为止口定位面。
S2：去除原焊接的表面余量。
由于原焊接表面会存在凸起的焊渣或者表面塌陷，因而通过去除原焊接表面余量，以对原焊接的表面进行修正，使其更为平整以满足后续焊接及产品要求。如图2所示，原焊接表面包括钢活塞顶面焊缝1对应的钢活塞顶面，以及钢活塞的环部焊缝2对应的钢活塞侧面。
S3：清洗钢活塞。
原焊接会对钢活塞表面带来杂质及油污等，为了保证后续补焊效果，需要对待再制造的钢活塞的原焊接表面进行清洗，以去除钢活塞表面的杂质及油污。
S4：预热。
为了保证补焊成功率，减缓焊后焊缝的冷却速度，降低焊接应力，避免产生焊接裂纹，将钢活塞进行焊前整体预热。
S5：补焊，且补焊过程的焊接能量大于原焊接的焊接能量。
预热后，进行补焊，通过控制补焊过程的焊接能量大于原焊接的焊接能量，能够保证补焊效果，具体补焊时焊接能量的大小可根据原焊接的能量大小相应设置，此处不做具体限定。
S6：回火。
将补焊后的钢活塞进行回火处理，回火后一方面能够消除补焊产生的残余热应力，细化焊缝和热影响区的晶粒，另一方面降低焊缝的硬度，便于后续车削加工。
应用本发明提供的该钢活塞的再制造方法，能够对焊接后出现焊偏、焊缝深度不够、焊接气孔及焊接表面塌陷等缺陷的钢活塞，采取补焊的补救措施，以使存在焊接缺陷的钢活塞不至直接报废，而能够实现重复利用，进而提升了利用率。
进一步地，步骤S1具体包括：去除止口定位面余量0.2mm-0.3mm。即通过去除止口定位面余量0.2mm-0.3mm的方式对止口定位面的形变进行修正。具体去除止口定位面余量可根据需要采用上述范围中的任一数值，如0.2mm、0.25mm或0.3mm等。
具体的，上述步骤S2中，表面余量的范围为0.3mm-0.5mm。即通过去除原焊接的表面余量0.3mm-0.5mm的方式对原焊接表面凸起的焊渣或者表面塌陷等进行修正。具体表面余量可根据需要采用上述范围中的任一数值，如0.3mm、0.4mm或0.5mm等。
在上述实施例中，步骤S3具体包括：采用超声波对钢活塞进行清洗，直至原焊接的焊缝无可见杂质及油污。采用超声波清洗，清洗效果好，效率高，且对钢活塞几乎无损伤。具体超声波清洗的清洗时间等参数可根据需要设置，以是的清洗后原焊接的焊缝无可见杂质及油污即可。
在上述实施例中，步骤S4预热的具体温度范围为200℃-260℃，预热时间范围为1.5小时-2.5小时，以使补焊时焊缝处温度范围为230℃±30℃。优选预热时间为2小时，通过上述预热温度和预设时间的设置，以保证补焊时焊缝处温度为230℃±30℃，从而保证了再焊接的成功率，减缓了焊后焊缝的冷却速度，降低了焊接应力，避免了焊接裂纹的产生。
在上述实施例中，步骤5补焊具体为电子束焊接。电子束焊接具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点。具体的，电子束焊接过程中，采用频率范围为600Hz-1400Hz、幅值范围为1.5mV-3mV的正弦电流对原焊缝直径区域进行高能束扫描搅拌。打碎晶体，不增加焊缝区域宽度的情况下，有效促进缺陷气孔析出，补焊时焊缝深度在原有基础上加深0.3mm-0.5mm，保证有效焊接区域，增加钢活塞性能和可靠性。具体原焊缝直径可以为(Φ0.5-Φ2)mm。
具体的，电子束焊接时，加速电压范围为60kV-75kV、焊接束流范围为65mA-80mA、焊接速度范围为800mm/min-1200mm/min、聚焦电流范围为630mA-700mA。补焊相比原焊接而言，电子束的能量加大，在工艺参数上体现为聚焦电流增加10-20mA，焊接束流增加5-10mA。
在上述实施例中，步骤6回火具体包括：在30分钟-40分钟升温到560℃-580℃，并保温1.5小时-2.5小时。也就是将补焊后的钢活塞进行高温回火，30-40分钟升温到560℃-580℃，保温1.5小时-2.5小时。回火后一方面将消除焊接产生的残余热应力，细化焊缝和热影响区的晶粒，另一方面降低焊缝的硬度，便于后续车削加工。
进一步地，回火之后，还包括步骤S7：清理表面焊渣。具体可以采用喷砂等方式清理焊接表面焊渣，以使钢活塞表面满足后续加工要求。
更进一步地，清理表面焊渣之后，还包括步骤S8：机加工补焊表面至成品尺寸。即按照具体要求通过机加工将补焊表面加工至成品尺寸。具体机加工方式可采用现有技术中的常规机加工，此处不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种钢活塞的再制造方法，其特征在于，包括：
对钢活塞的止口定位面的形变进行修正，通过去材料的方式使止口定位面符合基准要求；
去除原焊接的表面余量，以去除原焊接时的焊渣，对原焊接的表面进行修正，使其更为平整以满足后续焊接及产品要求；
清洗所述钢活塞，采用超声波对所述钢活塞进行清洗，直至所述原焊接的焊缝无可见杂质及油污；
预热，以使补焊时焊缝处温度范围为230℃±30℃，降低焊接应力；
补焊，且所述补焊过程的焊接能量大于所述原焊接的焊接能量，所述补焊具体为电子束焊接，通过对原焊缝直径区域进行高能束扫描搅拌，有效促进缺陷气孔析出，同时在原有基础上加深焊缝深度,所述电子束焊接具体包括：采用频率范围为600Hz-1400Hz、幅值范围为1.5mV-3mV的正弦电流对原焊缝直径区域进行高能束扫描搅拌；
回火，在30分钟-40分钟升温到560℃-580℃，并保温1.5小时-2.5小时。
2.根据权利要求1所述的钢活塞的再制造方法，其特征在于，所述对钢活塞的止口定位面的形变进行修正具体包括：去除止口定位面余量0.2mm-0.3mm；所述表面余量的范围为0.3mm-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的钢活塞的再制造方法，其特征在于，所述预热的温度范围为200℃-260℃，预热时间范围为1.5小时-2.5小时。
4.根据权利要求1所述的钢活塞的再制造方法，其特征在于，所述回火之后，还包括：
清理表面焊渣。
5.根据权利要求4所述的钢活塞的再制造方法，其特征在于，所述清理表面焊渣之后，还包括：
机加工补焊表面至成品尺寸。
6.根据权利要求1所述的钢活塞的再制造方法，其特征在于，所述电子束焊接时，加速电压范围为60kV-75kV、焊接束流范围为65mA-80mA、焊接速度范围为800mm/min-1200mm/min、聚焦电流范围为630mA-700mA。
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