一种活塞杆的表面修复方法
专利汇可以提供一种活塞杆的表面修复方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出一种超音速火焰粉末 喷涂 与高频感应 重熔 相结合的 活塞 杆表面修复方法，所述方法采用创新研发的具有良好抗 腐蚀 性和 耐磨性 的喷涂粉末作为超音速火焰粉末喷涂的 合金 材料，通过超音速火焰粉末喷涂技术将具有耐磨抗腐蚀性能的所述喷涂粉末均匀地喷涂在 活塞杆 的工作表面上，再通过高频感应技术对涂层进行二次重熔，形成均匀且组织细密的扩散微 冶金 结合熔覆层。本发明所述方法修复后的活塞杆具有更强的 耐腐蚀性 和耐磨性，不但降低了活塞杆与导向套内表面间的磨损，而且能很好地适应酸 碱 腐蚀等恶劣工况环境，提高了活塞杆以及油缸整体的使用寿命，同时杜绝了现有电刷 镀 修复再制造中镀层的脱落问题，具有广阔的市场推广前景。，下面是一种活塞杆的表面修复方法专利的具体信息内容。
1.一种活塞杆的表面修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按下述重量比配置喷涂粉末混合物：碳0.7～1%，铬15%～20%，硼2.5%～
4.5%，硅3.0%～5%，铁0.1-5%，钼3%～5%，铜2.0%～3.5%，钇0.3%～1.0%，镍余量，并将喷涂粉末混合物的粒径加工至60μm以下；
步骤二、对待修复的活塞杆表面进行清理和粗化处理；
步骤三、对活塞杆进行表面预热处理，控制预热温度在120℃～180℃；
步骤四、对步骤三预热后的活塞杆表面进行超音速火焰粉末喷涂，通过超音速火焰粉末喷涂系统以丙烷为燃料、氧气为助燃剂、氩气为送粉气，将步骤一配置的喷涂粉末混合物均匀喷涂在活塞杆表面上，喷涂过程的工艺参数控制为：丙烷压力0.4MPa～0.65MPa、氧气压力1.1MPa、氩气压力1.1MPa～1.3MPa、丙烷流量80～120L/min、氧气流量300～400L/min、氩气流量150～200L/min、喷涂距离150mm～200mm、活塞杆转速250～300r/min且活塞杆相对于喷枪的水平移动速度10～15mm/s、活塞杆层间温度不超过300℃，同时采取逐层加厚间歇喷涂方式形成较厚喷涂层，且每次喷涂厚度不超过0.2mm；当活塞杆表面喷涂完成后，对喷涂部位进行保温缓冷；
步骤五、对步骤四喷涂后的活塞杆表面进行高频感应预热，控制预热温度在280℃～
300℃之间；
步骤六、对步骤五预热后的活塞杆表面进行高频感应重熔处理，控制重熔温度在
1050℃～1100℃之间，将活塞杆表面的喷涂层转换成连续致密的熔覆层，并对重熔处理后的活塞杆进行保温缓冷；
步骤七、对步骤六处理后的活塞杆进行磨削加工，使活塞杆表面的粗糙度Ra值达到
0.1～0.3μm，活塞杆外圆尺寸满足使用要求，完成对活塞杆的修复再制造。
2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，其中步骤一具体包括：
（1）按照所述重量比配置各喷涂粉末原料，然后将一定量的所述喷涂粉末原料放入三维运动混合机内进行混合，并采用Ø1.6mm～Ø2.4mm的铬钼合金钢丸进行磨料，混合磨料时间为25～30分钟，混合机转速从低到高平稳运转，使各喷涂粉末原料充分混合均匀，形成喷涂粉末混合物；
（2）将所述喷涂粉末混合物倒入240目～300目的筛子进行筛分，提取筛下物备用。
3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，其中步骤二具体包括：
（1）、对待修复活塞杆表面进行车削加工，清除活塞杆表面的各种损伤和表面软化层，修正不均匀的磨损表面，将其加工至最大磨损量以下0.1mm～0.2mm，并预留不大于5mm的喷涂层厚度；
（2）、通过车削螺纹对活塞杆表面进行预粗化处理，螺距控制为0.6mm～1.0mm，螺纹深度控制为0.5mm～0.8mm；
（3）、对预粗化处理后的活塞杆表面进行脱脂净化处理，采用酒精、丙酮、工业汽油、三氯乙烯或四氯化碳溶剂去除活塞杆表面和渗入内部的油脂；
（4）、对净化处理后的活塞杆表面进行喷砂粗化处理，采用40～60目的白刚玉在
0.4MPa～0.6MPa的喷砂压力下进行表面喷砂粗化处理，使活塞杆表面的粗糙度Ra处于
3.2μm～6.3μm间。
4.根据权利要求1所述的修复方法，其中步骤四中所述的超音速火焰粉末喷涂系统包括电源柜（1）、丙烷罐（2）、氧气罐（3）、气体控制箱（4）、送粉器（5）、氩气罐（6）、夹装工装（7）、行走小车（8）、喷枪（10）、熔覆机床（11）和冷却水源（12），所述丙烷罐（2）和氧气罐（3）同时连接于所述气体控制箱（4），通过所述气体控制箱（4）控制丙烷罐（2）和氧气罐（3）的输出气压和流量，所述电源柜（1）连接于所述气体控制箱（4），所述气体控制箱（4）通过两根独立的管路将丙烷和氧气提供给喷枪（10），所述氩气罐（6）连接于所述送粉器（5），所述送粉器（5）内存储有所述喷涂粉末混合物，并通过管路在氩气送粉气的作用下将所述喷涂粉末混合物提供给所述喷枪（10），所述喷枪（10）安装于所述行走小车（8）上，所述夹装工装（7）设置于所述熔覆机床（11）上，所述活塞杆（9）安装于所述夹装工装（7）上，并能够在夹装工装（7）的带动下进行轴向转动，所述行走小车（8）能够沿活塞杆（9）的轴向在所述熔覆机床（11）上进行水平移动，所述熔覆机床（11）自带移动轨道或滚轮，通过所述冷却水源（12）对喷枪（10）的喷嘴进行冷却并对喷涂火焰进行聚束。
5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，其中步骤三和步骤五中，通过高频感应加热设备对活塞杆表面进行预热处理，所述高频感应加热设备包括电源控制柜（13）和感应线圈（14），所述电源控制柜（13）的振荡频率为200～250kHz，所述感应线圈为直径大于活塞杆外径的单匝圆形铜管，通过感应线圈（14）穿过活塞杆表面并与活塞杆做相对移动来进行感应预热，且在预热过程中控制：感应线圈（14）与活塞杆的相对移动速度为15～
20mm/s、活塞杆自身转速为220～280r/min、感应线圈与活塞杆表面间的间隙约2mm且电源控制柜（13）的输出电压为3kV～5kV。
6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，其中步骤六中，通过高频感应加热设备对活塞杆表面进行高频感应重熔处理，所述高频感应加热设备包括电源控制柜（13）和感应线圈（14），所述电源控制柜（13）的振荡频率为200～250kHz，所述感应线圈为直径大于活塞杆外径的单匝圆形铜管，通过感应线圈（14）穿过活塞杆表面并与活塞杆做相对移动来进行感应重熔，且在高频感应重熔过程中控制：感应线圈（14）与活塞杆的相对移动速度为
5～10mm/s、活塞杆自身转速为150～200r/min、感应线圈与活塞杆表面间的间隙约2mm且电源控制柜（13）的输出电压为8kV～12kV，并且当活塞杆表面的喷涂层出现镜面反光现象时停止重熔处理并采取保温缓冷。
7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，其中步骤七具体包括：将活塞杆放于外圆磨床上进行磨削加工，砂轮选用粒度为100#～150#的软立方氮化硼砂轮，并控制外圆磨床的磨削加工工艺参数为：砂轮转速28m/s～33m/s、轴向进给量0.8m/min～1.5m/min、活塞杆线速度12m/min～18m/min、径向进给量0.005mm/dst～0.015mm/dst。
8.根据权利要求1-7任一项所述的修复方法，其特征在于，通过所述方法修复后的活塞杆表面硬度HRC大于60，且活塞杆基体与熔覆层间的结合强度大于300MPa。
9.根据权利要求1-7任一项所述的修复方法，其特征在于，所述活塞杆材质为27SiMn的中碳调质钢，化学成分：碳0.27%，硅1.20%，锰1.35%，铬≤0.30%，钼≤0.15%，镍≤0.30%，铜≤0.30%，磷≤0.035%，硫≤0.035%，铁余量，热处理硬度HBS175～203。
10.根据权利要求1-7任一项所述的修复方法，其特征在于，所述活塞杆材质为42CrMo的中碳调质钢，化学成分为：碳0.42%，硅0.30%，锰0.65%，铬1.13%，钼0.15%～0.25%，镍≤0.30%，铜≤0.30%，磷≤0.035%，硫≤0.035%，铁余量，热处理硬度HBS193～215。
一种活塞杆的表面修复方法
技术领域
背景技术
发明内容
步骤一、按下述重量比配置喷涂粉末混合物：碳0.7～1%，铬15%～20%，硼2.5%～
4.5%，硅3.0%～5%,铁0.1-5%，钼3%～5%，铜2.0%～3.5%，钇0.3%～1.0%，镍余量，并将喷涂粉末混合物的粒径加工至60μm以下；
步骤二、对待修复的活塞杆表面进行清理和粗化处理；
步骤三、对活塞杆进行表面预热处理，控制预热温度在120℃～180℃；
步骤四、对步骤三预热后的活塞杆表面进行超音速火焰粉末喷涂，通过超音速火焰粉末喷涂系统以丙烷为燃料、氧气为助燃剂、氩气为送粉气，将步骤一配置的喷涂粉末混合物均匀喷涂在活塞杆表面上，喷涂过程的工艺参数控制为：丙烷压力0.4 MPa～0.65MPa、氧气压力1.1MPa、氩气压力1.1 MPa～1.3MPa、丙烷流量80～120L/min、氧气流量300～
400L/ min、氩气流量150～200L/min、喷涂距离150mm～200mm、活塞杆转速250～300r/min且活塞杆相对于喷枪的水平移动速度10～15mm/s、活塞杆层间温度不超过300℃，同时采取逐层加厚间歇喷涂方式形成较厚喷涂层，且每次喷涂厚度不超过0.2mm；当活塞杆表面喷涂完成后，对喷涂部位进行保温缓冷；
步骤五、对步骤四喷涂后的活塞杆表面进行高频感应预热，控制预热温度在280℃～
300℃之间；
步骤六、对步骤五预热后的活塞杆表面进行高频感应重熔处理，控制重熔温度在
1050℃～1100℃之间，将活塞杆表面的喷涂层形成连续致密的熔覆层，并对重熔处理后的活塞杆进行保温缓冷；
步骤七、对步骤六处理后的活塞杆进行磨削加工，使活塞杆表面的粗糙度Ra值达到
0.1～0.3μm，活塞杆外圆尺寸满足使用要求，完成对活塞杆的修复再制造。
2）、将所述喷涂粉末混合物倒入240目～300目的筛子进行筛分，提取筛下物备用。
2）、通过车削螺纹对活塞杆表面进行预粗化处理，螺距控制为0.6mm～1.0mm，螺纹深度控制为0.5mm～0.8mm；
3）、对预粗化处理后的活塞杆表面进行脱脂净化处理，采用酒精、丙酮、工业汽油、三氯乙烯或四氯化碳溶剂去除活塞杆表面和渗入内部的油脂；
4）、对净化处理后的活塞杆表面进行喷砂粗化处理，采用40～60目的白刚玉在
0.4MPa～0.6MPa的喷砂压力下进行表面喷砂粗化加工，使活塞杆表面的粗糙度Ra处于
3.2μm ～6.3μm。
13的输出电压为8 kV～12kV，并且当活塞杆表面的喷涂层出现镜面反光现象时停止重熔处理并采取保温缓冷。
（2）本发明所述修复在制造方法同时避免了热喷涂中不可避免的涂层孔隙率大的问题，使得修复表面质量更好；
（3）本发明所述修复在制造方法中熔覆层保持了粉体原有合金的相结构组成，使熔覆层与基体实现了扩散微冶金结合，提高了熔覆层的外观质量、结合强度(超过300MPa)、硬度（HRC60～HRC70）和致密性，尤其是结合强度大大提高，相对于普通超音速火焰粉末喷涂的涂层结合强度（≥80Mpa），本发明方法所获得的熔覆层与基体结合强度能提高3倍以上（≥300Mpa）。
图中各附图标记的含义如下：
1-电源柜、2-丙烷罐、3-氧气罐、4-气体控制箱、5-送粉器、6-氩气罐、7-夹装工装、
8-行走小车、9-活塞杆、10-喷枪、11-熔覆机床、12-冷却水源、13-电源控制柜、14-感应线圈。
具体实施方式
20%，硼2.5%～4.5%，硅3.0%～5%,铁0.1-5%，钼3%～5%，铜2.0%～3.5%，钇0.3%～
1.0%，镍余量。
300目的筛子进行筛分，得到的筛下物即为喷涂用喷涂粉末，即进一步的将所制备的喷涂粉末混合物的粒径控制在240目以下。
5通过喷涂粉末供应管路并在氩气作为送粉气的条件下将喷涂粉末供应至所述喷枪10，从而由所述喷枪10进行超音速火焰粉末喷涂，其中所述丙烷罐2提供的丙烷作为燃料，所述氧气罐3提供的氧气作为助燃剂，所述氩气作为喷涂粉末的送粉气，所述喷涂粉末在氩气的吹送作用下输送至喷枪10内，并在丙烷充分燃烧的条件下进行喷涂。所述的喷枪10安装于行走小车8上，并能够随行走小车8沿活塞杆9的轴向在熔覆机床11上进行移动，所述的夹装工装7设置于熔覆机床11上，所述的活塞杆9装夹在夹装工装7上，并能够在夹装工装7的驱动下进行轴向转动，且所述的熔覆机床11自带轨道或滚轮且能够进行前后移动，所述冷却水源（12）对喷枪（10）的喷嘴进行冷却并对喷涂火焰进行聚束。下面对采用上述超音速火焰粉末喷涂系统对预热均匀后的活塞杆表面进行超音速火焰粉末喷涂的过程进行描述：首先将超音速火焰喷枪10夹装在熔覆机床上的可沿轴向进行移动的行走小车（8）的固定架上，使喷枪10可依次通过活塞杆的两端；接着通过气体控制箱4和送粉器5控制各工艺参数，采用丙烷为燃料、氧气为助燃剂、氩气为送粉气在活塞杆表面均匀的喷涂上述步骤（2）中得到的喷涂粉末，具体喷涂过程中的各工艺参数为：丙烷压力为0.4 MPa～
0.65MPa，氧气压力为1.1MPa，氩气压力为1.1 MPa～1.3MPa，丙烷流量80～120L/min，氧气流量300～400L/ min，氩气流量150～200L/min，喷涂距离150mm～200mm，行走小车8的移动速度10～15mm/s，活塞杆转速为250～300r/min，在喷涂过程中，针对特定部位间歇式停滞以控制活塞杆的层间温度不超过300℃，且对较厚喷涂层采取逐层加厚多次喷粉的方法进行喷涂，每次喷涂的厚度不超过0.2mm,直至喷涂到预定厚度。最后，当活塞杆的表面喷涂完成后，对喷涂部位采取石棉布保温缓冷措施，防止因骤冷开裂。
1.13%，钼0.15%～0.25%，镍≤0.30%，铜≤0.30%，磷≤0.035%，硫≤0.035%，铁余量，热处理硬度HBS193～215，杆径，长1100mm，外圆电镀硬铬0.05mm，表面粗糙度Ra0.15μm。此活塞杆表面严重磨损和拉伤，最大磨损深度约为1.8mm，镀层几乎脱落，表面锈蚀，已近报废，重新订购不仅价格高且周期长，耽误生产。作为优选实施例采用本发明所述方法对此活塞杆损伤进行修复再制造，其步骤如下：
（1）喷涂粉末原料的配制，即配制下列重量比的粉末状金属原料：碳0.8%，铬17%，硼
4%，硅4.5%, 铁5%，钼4%，铜2.5%，钇0.5%，镍61.7%；
（2）喷涂粉末混合物制作方法：首先，将15公斤的步骤（1）中获得的喷涂粉末混合物放入三维运动混合机内混合，磨料为铬钼合金钢丸，混合时间设定为25分钟，转速从低到高试运转，运转平稳，无较大振动及异常噪音，使喷涂粉末混合均匀；最后，将制得的喷涂粉末利用240目～300目的筛子进行筛分，得到的筛下物即为喷涂用喷涂粉末。
φ146-0.1，再在修正后的表面采用90°的V形刀具车削螺纹进行表面预粗化处理，螺距为
0.8mm，螺纹深度为0.8mm；其次，用丙酮浸泡擦拭机加工后的活塞杆表面进行有机溶剂脱脂处理，去除表面和渗入其中的油脂；最后，净化后的表面进行喷砂粗化处理，介质为60目白刚玉，喷砂压力为0.6MPa，使活塞杆表面粗糙度Ra达到4.0μm左右，表面更加活化，以提高喷涂层与基材的结合强度。
最后，对喷涂部位采取石棉布保温缓冷措施，防止因骤冷开裂。
285℃～290℃之间。
0
0.1～0.3μm，外圆尺寸达到φ150-0.04。
0.9mm，镀层部分脱落，需修复，作为优选实施例采用本发明所述方法对此活塞杆损伤进行修复再制造，其步骤如下：
（1）喷涂粉末原料配制，按下列重量比配置粉末状金属原料：碳0.8%，铬19%，硼3%，硅
3%, 铁4.5%，钼3.5%，铜2%，钇0.8%，镍63.4%；
（2）喷涂粉末混合物制作方法：首先，将10公斤的步骤（1）中获得的喷涂粉末混合物放入三维运动混合机内混合，磨料为铬钼合金钢丸，混合时间设定为30分钟，转速从低到高试运转，运转平稳，无较大振动及异常噪音，使喷涂粉末混合均匀；最后，将制得的喷涂粉末利用240目的筛子进行筛分，得到的筛下物即为喷涂用喷涂粉末。
φ78-0.1，再在修正后的表面采用90°的V形刀具车削螺纹进行表面预粗化处理，螺距为
1.0mm，螺纹深度为0.6mm；其次，用丙酮浸泡擦拭机加工后的表面进行有机溶剂脱脂处理，去除表面和渗入其中的油脂；最后，净化后的表面进行喷砂粗化处理，介质为40目白刚玉，喷砂压力为0.6MPa，使活塞杆表面粗糙度Ra达到6.3μm左右，表面更加活化，以提高喷涂层与基材的结合强度。
90L/min，氧气流量300～320L/min，氩气流量150～160L/min，喷涂距离160mm～170mm，行走小车移动速度13mm/s，机床转速280r/min，喷涂过程中，采取逐层加厚间歇停滞喷粉的方法进行喷涂，，每次喷涂的厚度不超过0.2mm, 层间温度不超过300℃，喷涂厚度1.8mm；
最后，对喷涂部位采取石棉布保温缓冷措施，防止因骤冷开裂。
0
到0.1～0.3μm，外圆尺寸达到φ80-0.04。
经过若干次的实验和检测，发现本发明所述方法修复后的活塞杆与修复层间的结合强度均大于300MPa，其硬度HRC均大于60，修复层厚度可以达到2mm以上，且不存在孔隙，使得修复后的油缸活塞杆具有更强的耐腐蚀性和耐磨性，提高了活塞杆以及油缸整体的使用寿命，完全杜绝了现有电刷镀修复再制造技术中镀层的脱落技术问题，具有广阔的市场推广前景。
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