[发明专利]一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺方法，采用高速电弧喷 涂—等离子重熔的金属表面处理方法，属于金属表面处理材料技术领域。

背景技术

混凝土泵车活塞杆在实际工作过程中，有少量的泥砂飞溅入液压缸内， 在液压缸来回往复工作的过程中，要承受较大的交变载荷和振动冲击作用， 并伴有外来硬颗粒与金属表面产生摩擦，引起表面材料的脱落，最常见的局 部损伤形式就是划伤、剥落和磨损等现象。根据调查统计发现，在轴类零件 的失效中有将近80％为磨损引起的失效，而磨损引起的失效有绝大部分是由 磨粒磨损导致的。

此外，混凝土泵车有一定数量要出口到海外或者在沿海地区使用，在使 用过程中，有时要经历苛刻的腐蚀环境，如大气海洋环境、工业污染环境等， 活塞杆与周围介质发生点蚀等腐蚀现象。

目前国内大部分工程机械公司主要采用换件来维持混凝土泵车的使用周 期，此方法虽可满足客户需求，但不利于企业长远发展和国家建设资源节约 型、环境友好型社会的可持续发展战略，且这些关键零部件造价很高，换件 周期比较长，这会给企业生产运营造成极大的不便。因此，针对混凝土泵车 的失效的活塞杆，采用合适的再制造工艺技术对其进行再制造修复，研究再 制造后活塞杆的性能等关键问题，可以提高再制造的效率，延长其使用寿命， 减少资源的浪费，有效地推动我国工程机械领域零部件再制造产业的发展。

再制造工程领域利用的技术主要有火焰喷涂、电刷镀和电弧喷涂技术。 电弧喷涂技术，对涂层的可控性好，生产效率高，工艺简单，成本低，能耗 低，喷涂质量稳定，因此，电弧热喷涂技术广泛用于制备耐磨涂层、防腐蚀 涂层以及机械设备修复强化等方面。

高速电弧热喷涂技术是利用燃烧与两根连续送进的被喷涂丝材之间的电 弧作为热源来使金属丝材熔化，用高速气流把熔化的金属雾化成微粒，并使 雾化金属粒子加速，雾化粒子射流高速沉积到工件表面形成涂层的技术。由 于高速电弧喷涂层为层状堆叠的组织结构，且内部存在一定的孔隙和氧化物 夹杂，与基体为机械结合，在一定程度上影响了喷涂层的硬度和结合强度。 当喷涂层在高冲击或交变载荷的苛刻工况下服役时容易造成喷涂层剥落失 效。为了改善高速电弧喷涂层的组织结构和服役性能，可以对喷涂层进行重 熔处理。

目前国内外针对重熔技术的研究工作已经有了一定的进展，这其中主要 包括激光重熔、电子束重熔、等离子重熔、感应重熔和氩弧重熔技术等。

激光重熔能量密度高、输出功率稳定，但涂层在重熔过程中由于激光重 熔快速加热急速冷却凝固的特点，因此涂层内部残余应力较大，涂层容易开 裂和脱落，同时激光重熔成本较高，效率低，设备巨大复杂，不利于工况条 件下抢修操作。

电子束重熔技术必须要求在真空室条件下，电子束光斑比激光束光斑还 要细小，适用于试样较小的或是要求重熔区域精确的后处理技术。电子束重 熔设备也存在设备的操作与维护复杂，需要在室内进行。

感应重熔利用的是趋肤效应,具有对基体热影响区小、工件变形小、工艺 简单、工件环境清洁等优点,但它受感应圈形状和尺寸限制，只适于尺寸小的 圆形工件。

钨极氩弧重熔技术成本低,强化效果好,操作简单，可在施工现场进行操 作，在国内外已经成功已用于如汽车发动机缸体、缸套、凸轮轴以及许多泵 体和阀体等；电弧喷熔表面层表面粗糙，热量分散，造成喷涂层熔深小，难 以形成冶金结合。等离子重熔是一种利用等离子束作为高温热源，通过调节 相应的工艺参数，控制热量的输入，保证获得熔深浅、稀释率低的重熔层， 从而获得耐冲击、耐磨和耐腐蚀的表面层质量。等离子束重熔技术与其他重 熔技术相比，等离子束可在正常大气压下进行，不需要真空环境，工艺过程 简单，设备成本低。其优点在于获得高的表面加热，冷却速度快，能量集中， 穿透力强，工艺稳定性好，指向性强，外界的因素干扰小，涂层熔化充分， 熔池中的气体和熔渣容易排出，从而获得高质量的重熔层。

重熔过程通过对喷涂层的重结晶，可以改善喷涂层的层状结构，消除原 有喷涂层的孔隙和氧化物夹杂，使得重熔后的涂层变得均匀、致密，且由于 高能量输入使得涂层与基体呈现冶金结合，最终重熔层可以获得优异的力学 性能。