CN116673650A - 一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，包括：根据轨道材料和硬化层硬度要求，选择合适的焊丝和焊接电源；清除导轨表面油污和腐蚀产物；打磨腐蚀损伤部位；按堆焊工艺性要求，打磨修形腐蚀损伤区形成待堆焊修复区；根据待修复区域的形状特征尺寸，规划堆焊路径，确定堆焊工艺参数；用酒精清洗修复区，去除油污，自然干燥；预热待修复区域，用石棉包裹轨道保温；堆焊耐磨层，直至堆焊材料高出轨道面；焊后热处理，加热堆焊区，石棉包裹缓慢冷却；打磨堆焊材料，保证修复区域与周边平齐。本发明通过可移动的焊接电源，对导轨表面腐蚀损伤处进行堆焊修复，修复工艺操作简单，可在线修复，减少设备停机损失，降低设备维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法。
背景技术
轨道是大型电子设备传动系统的重要部件之一，电子设备工作过程中，滚轮反复滚压轨道，为了满足耐磨要求，轨道表面通常制作一定深度的高硬度耐磨层。电子设备在海洋气候环境中长时间使用后，轨道硬化层表面极易出现点蚀，它是一种集中在金属表面很小的范围并深入到金属内部极为局部的腐蚀形态，这类腐蚀形成孔的直径大多数情况下较小，但其破坏性和隐患较大。点蚀一旦发生，孔内溶解速度相当大，加上轨道不仅要承受整个设备的极大重量，而且受到滚轮的摩擦作用，极易造成轨道局部孔洞缺陷的扩散，加速轨道损坏失效，不仅影响设备的功能，而且造成严重的安全隐患。
轨道点蚀只是表面局部很小的孔洞形态缺陷，其它大部分表面依然完好无损，导轨造价高，直接更换导轨造成资源浪费和高昂的成本。一旦出现点蚀，及时采取有效的修复措施，抑制缺陷扩散，延长使用寿命。目前比较成熟的修复技术，第一，机加工导轨面，直至完全去除表面腐蚀，视机加工后耐磨层厚度情况，重新制作耐磨层；第二，采用激光修复导轨表面局部。两种方法均需拆卸导轨甚至其上部设备，无法进行在线修复，施工周期长，影响设备正常执勤，而且修复成本较高。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供了一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法。
本发明的具体内容如下：一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，包括如下步骤：
步骤1：根据轨道材料和硬化层硬度要求，选择合适的焊丝和焊接电源；
步骤2：清除导轨表面油污和腐蚀产物；
步骤3：打磨腐蚀损伤部位；
步骤4：按堆焊工艺性要求，打磨修形腐蚀损伤区形成待堆焊修复区；
步骤5：根据待修复区域的形状特征尺寸，规划堆焊路径，确定堆焊工艺参数；
步骤6：用酒精清洗修复区，去除油污，自然干燥；
步骤7：预热待修复区域，用石棉包裹轨道保温；
步骤8：堆焊耐磨层，直至堆焊材料高出轨道面；
步骤9：焊后热处理，加热堆焊区，石棉包裹缓慢冷却；
步骤10：打磨堆焊材料，保证修复区域与周边平齐。
进一步的，步骤1中，轨道材料为40CrNi2Mo，其表面硬度大于48HRC，焊丝为Φ1.2STOODY 102-G耐磨焊丝，焊接电源采用CMT焊机。
进一步的，步骤2中，先用刮铲清除导轨表面堆积的油污和腐蚀产物，然后用酒精溶液清洗。
进一步的，步骤3中，用砂纸打磨面损伤，用合金磨头打磨腐蚀孔洞，直至完全露出金属光泽。
进一步的，步骤4中，用合金磨头对损伤区修形，形成若干方形或圆形沉孔修复区，孔底平整无高点，孔壁倒角。
进一步的，步骤5中，焊丝干伸长12-20mm，焊接电流135-185A，电压18-24V，送丝速度4-6m/min，保护气体为99.99％高纯氩气，堆焊层厚1.5-2.5mm。
进一步的，所述步骤7中，用氧乙炔火焰预热待修复区域，预热温度范围200～300℃。
进一步的，步骤8中，采用多层多道焊接方式，每堆焊一层后，渗透探伤，若未发现裂纹，打磨堆焊面去除氧化层，若出现裂纹等缺陷，打磨去除不良堆焊层，然后再进行堆焊。
进一步的，步骤9中，用氧乙炔火焰加热堆焊区，加热温度范围300～400℃。
本发明的有益效果：本发明的轨道修复方法，通过可移动的焊接电源，对导轨表面腐蚀损伤处进行堆焊修复，修复工艺操作简单，可在线修复，减少设备停机损失，降低设备维修成本；通过焊前预热、焊后加热、堆焊层间打磨清理、合适的堆焊工艺参数等措施，避免堆焊材料开裂问题，得到与基材结合性能良好的耐磨层；通过选用合适的耐磨焊丝，保证了堆焊材料硬度与基材匹配，满足轨道表面的硬度要求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为大型40CrNi2Mo圆形轨道结构示意图；
图2是轨道表面腐蚀区剖面示意图；
图3是轨道表面腐蚀区修形后剖面示意图；
图4是轨道表面堆焊后剖面示意图；
图5是轨道修复后熔覆层金相；
图6是轨道修复后熔合区金相；
图7是轨道修复后基材金相。
具体实施方式
结合图1-图7，本发明的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，包括如下步骤：
步骤1：根据轨道材料和硬化层硬度要求，选择合适的焊丝和焊接电源；
步骤2：清除导轨表面油污和腐蚀产物；
步骤3：打磨腐蚀损伤部位；
步骤4：按堆焊工艺性要求，打磨修形腐蚀损伤区形成待堆焊修复区；
步骤5：根据待修复区域的形状特征尺寸，规划堆焊路径，确定堆焊工艺参数；
步骤6：用酒精清洗修复区，去除油污，自然干燥；
步骤7：用氧乙炔火焰预热待修复区域，用石棉包裹轨道保温；
步骤8：堆焊耐磨层，直至堆焊材料高出轨道面；
步骤9：焊后热处理，用氧乙炔火焰加热堆焊区，石棉包裹缓慢冷却；
步骤10：打磨堆焊材料，保证修复区域与周边平齐。
如图1所示为40CrNi2Mo圆形轨道，采用本申请的在线修复方法对该轨道表面点蚀修复。该轨道由10段圆弧轨道拼接而成，直径16000mm，厚度240mm，宽度450mm，表面硬度HRC48-54，硬化层深度8-10mm。
具体修复方案如下：
1、根据轨道材料和表面硬度要求，选择Φ1.2STOODY 102-G耐磨焊丝，焊接电源采用CMT焊机；
2、用刮铲清除导轨表面堆积的油污、腐蚀产物等，然后用酒精溶液清洗；
3、用砂纸打磨面损伤，用合金磨头打磨腐蚀孔洞，直至完全露出金属光泽，其中多处轨道表面腐蚀区打磨后如图2所示；
4、用合金磨头对损伤区修形，形成若干方形或圆形沉孔修复区，孔底平整无高点，孔壁倒角，其中多处轨道表面腐蚀区修形后如图3所示；
5、待修复区域为不大于60×50mm的方形沉孔以及直径不大于60mm的圆形沉孔，孔深3-6mm，选用往复直线扫描作为堆焊路径，焊丝干伸长15mm，焊接电流150A，电压20V，送丝速度5m/min，保护气体为99.99％高纯氩气，堆焊层厚1.5-2.5mm；
6、用酒精清洗修复区，去除油污，自然干燥；
7、用氧乙炔火焰预热待修复区域，预热温度范围200～300℃，用石棉包裹轨道保温；
8、堆焊耐磨层，采用多层多道焊接方式，每堆焊一层后，渗透探伤，若未发现裂纹，打磨堆焊面去除氧化层，若出现裂纹等缺陷，打磨去除不良堆焊层，然后再进行堆焊，直至堆焊材料高出轨道面，轨道表面堆焊后剖面如图4所示；
9、焊后热处理，用氧乙炔火焰加热堆焊区，加热温度范围350～450℃，石棉包裹缓慢冷却；
10、打磨堆焊材料，保证修复区域与周边平齐。
经检测，轨道堆焊层表面硬度为48.2-53.6HRC，与基体材料表面硬度相匹配。
图5、图6、图7为采用本方法修复试验件的金相图，从图中可以看出，熔覆区为马氏体，熔合区由于与基材相接，形成针状马氏体，基材为铁素体加珠光体，金相质量总体良好，无裂纹及气孔缺陷。
本申请的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，无需停机或者拆卸导轨以及其他设备，可实现在线修复，减少设备维修成本。在修复时，通过焊前预热、焊后加热、堆焊工艺、选择合适的材料等，能够得到与基材结合性能良好的耐磨层，满足待修复轨道的硬度要求。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据轨道材料和硬化层硬度要求，选择合适的焊丝和焊接电源；
步骤2：清除导轨表面油污和腐蚀产物；
步骤3：打磨腐蚀损伤部位；
步骤4：按堆焊工艺性要求，打磨修形腐蚀损伤区形成待堆焊修复区；
步骤5：根据待修复区域的形状特征尺寸，规划堆焊路径，确定堆焊工艺参数；
步骤6：用酒精清洗修复区，去除油污，自然干燥；
步骤7：预热待修复区域，用石棉包裹轨道保温；
步骤8：堆焊耐磨层，直至堆焊材料高出轨道面；
步骤9：焊后热处理，加热堆焊区，石棉包裹缓慢冷却；
步骤10：打磨堆焊材料，保证修复区域与周边平齐。
2.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤1中，轨道材料为40CrNi2Mo，其表面硬度大于48HRC，焊丝为Φ1.2STOODY 102-G耐磨焊丝，焊接电源采用CMT焊机。
3.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤2中，先用刮铲清除导轨表面堆积的油污和腐蚀产物，然后用酒精溶液清洗。
4.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤3中，用砂纸打磨面损伤，用合金磨头打磨腐蚀孔洞，直至完全露出金属光泽。
5.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤4中，用合金磨头对损伤区修形，形成若干方形或圆形沉孔修复区，孔底平整无高点，孔壁倒角。
6.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤5中，焊丝干伸长12-20mm，焊接电流135-185A，电压18-24V，送丝速度4-6m/min，保护气体为99.99％高纯氩气，堆焊层厚1.5-2.5mm。
7.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：所述步骤7中，用氧乙炔火焰预热待修复区域，预热温度范围200～300℃。
8.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤8中，采用多层多道焊接方式，每堆焊一层后，渗透探伤，若未发现裂纹，打磨堆焊面去除氧化层，若出现裂纹等缺陷，打磨去除不良堆焊层，然后再进行堆焊。
9.根据权利要求1所述的大型轨道表面硬化层点蚀在线修复方法，其特征在于：步骤9中，用氧乙炔火焰加热堆焊区，加热温度范围300～400℃。
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