一种钎杆疲劳裂纹的修复方法技术

本发明专利技术涉及钎钢钎具技术领域，尤其涉及一种钎杆疲劳裂纹的修复方法。本发明专利技术提供的修复方法，通过电解可以清除裂纹表面氧化层，并在裂纹表面电镀粘结层，以促进裂纹愈合；还可以通过对钎杆进行加热处理，以形成温度梯度分布，以引导脉冲电流进行层状流动，从而实现在较低输入功率下即可使裂纹周边获得较大热效应，同时还可以去除应力；可保持钎杆静止不动，即可完成所有处理，从而避免了其在不同工序间运转时发生磕碰导致的损伤；可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复。

A method for repairing fatigue crack of drill rod

【技术实现步骤摘要】
一种钎杆疲劳裂纹的修复方法
本专利技术涉及钎钢钎具
，尤其涉及一种钎杆疲劳裂纹的修复方法。
技术介绍
钎钢钎具是各类采掘工程里钻爆凿岩作业必备的消耗性共聚，每年约有100亿美元的国际市场。钎杆是钎具的核心部件，大多由于腐蚀疲劳断裂而失效，使用寿命极低。目前，钎杆一旦出现疲劳裂纹，只能等断裂之后更换新的钎杆继续作业。因此，开发钎杆疲劳裂纹修复方法，对已使用一定时间的钎杆，进行疲劳裂纹修复处理后，再继续使用，对提高其疲劳寿命具有重要意义。中国专利CN110125611A提供了一种裂纹修复方法，在给导电构件通入脉冲电流前，并未清除裂纹表面的氧化层，使得裂纹愈合效果不足。该方法还要对裂纹施加外力作用，这虽然能够促使裂纹可以更好的融合，但在外力写在之后，会使构件内部形成残余拉应力，导致裂纹容易开裂。中国专利CN102744551A提供的裂纹修复方法，通过脉冲电流仅能使裂纹止裂，后续还需要通过堆焊修复，才能够使裂纹愈合。然而对于疲劳裂纹，通常尺寸较小，难以发现并确定其位置，更难以通过焊接的方式进行修补。中国专利CN104141101B提供的脉冲电流辅助金属零构件进行均匀化热处理的方法，对热处理的温度未作明确限制，可能会使金属材料在热处理过程中发生再结晶，而导致组织结构和性能的改变。因此，现有技术方案均无法直接应用到钎杆疲劳裂纹的修复工艺中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，所述修复方法可以清除裂纹表面的氧化层，并电镀一层粘结层，以促使裂纹愈合，对钎杆进行加热处理可以去除钎杆的应力；同时所述方法可以在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。优选的，所述钎杆的裂纹≤5mm。优选的，所述电解液的溶质包括NaOH、Na2CO3和Na4SiO3；所述NaOH、Na2CO3和Na4SiO3的摩尔比为1:1:1；所述NaOH在电解液中的浓度为(28～32)g/L。优选的，所述电解的电压为180～220V，所述电解的电流密度为80～120A/m2，所述电解的时间为1～5min。优选的，所述电解完成后，还包括：采用盐酸作为淋洗液，将电解后得到的钎杆进行淋洗；所述盐酸的质量浓度为30～40％。优选的，所述电镀液的溶质包括NiCl2和HCl；所述NiCl2和HCl的摩尔比为(2.5～3.5)：1；所述HCl在电镀液的浓度为80g/L。优选的，所述电镀的电压为180～220V，所述电镀的电流密度为80～120A/m2，所述电镀的时间为1～5min。优选的，所述加热的方式为感应加热或明火加热；在所述加热过程中，利用红外热成像仪对所述电镀有镍层的钎杆的表面温度进行实时监控。优选的，所述加热的过程为：将所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度以50℃/s的升温速率升高至400℃，形成中心为25℃，外表面温度为400℃的温度梯度分布。优选的，所述脉冲电流的电压为220V，所述脉冲电流的电流密度为800～1200A/m2，所述脉冲电流的频率为8～12Hz，通入所述脉冲电流的时间为4～8min。本专利技术提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。本专利技术提供的方法通过电解可以清除裂纹表面氧化层，并在裂纹表面电镀粘结层，以促进裂纹愈合；还可以通过对钎杆进行加热处理，以形成温度梯度分布，以引导脉冲电流进行层状流动，从而实现在较低输入功率下即可使裂纹周边获得较大热效应，同时还可以去除应力；可保持钎杆静止不动，即可完成所有处理，从而避免了其在不同工序间运转时发生磕碰导致的热损伤；可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复。具体实施方式本专利技术提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。本专利技术以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆。本专利技术对所述钎杆没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的钎杆即可。在本专利技术中，所述钎杆的裂纹优选≤5mm。在本专利技术的具体实施例中，所述钎杆的材质具体为55SiMnMo；所述钎杆的直径具体为22mm。在本专利技术中，进行所述电解前，还优选包括对所述钎杆进行清洗；所述清洗的过程优选为：将所述钎杆用清水进行清洗；所述清洗的目的是去除钎杆表面的污物。在本专利技术中，所述铝棒的纯度优选为≥99.00％，更优选为99.60％。所述铝棒的长度优选与所述钎杆的长度相同。在本专利技术中，所述电解液的溶质优选包括NaOH、Na2CO3和Na4SiO3；所述NaOH、Na2CO3和Na4SiO3的摩尔比优选为1:1:1；所述NaOH在电解液中的浓度优选为(28～32)g/L，更优选为30g/L。在本专利技术中，所述电解液的溶剂优选为水。在本专利技术中，所述电解的电压优选为180～220V，更优选为200V；所述电解的电流密度优选为80～120A/m2，更优选为100A/m2；所述电解的时间优选为1～5min，更优选为4min。在本专利技术中，所述电解的具体过程优选为：利用电解液浸没所述钎杆，并将所述钎杆与直流电源负极连接；所述电源正极与所述钎杆相同长度的铝棒连接，并将所述铝棒放入电解液中；所述铝棒与所述钎杆平行放置，并控制所述铝棒与钎杆的间距(所述间距优选为100～200mm，更优选为150mm)，通电，进行电解。在本专利技术中，所述电解的作用是清除所述钎杆裂纹的表面氧化层。所述电解完成后，本专利技术还优选包括：采用盐酸作为淋洗液，将电解后得到的钎杆进行淋洗。在本专利技术中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：/n以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；/n以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；/n将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。/n

【技术特征摘要】
1.一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；
以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；
将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。


2.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述钎杆的裂纹≤5mm。


3.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述电解液的溶质包括NaOH、Na2CO3和Na4SiO3；
所述NaOH、Na2CO3和Na4SiO3的摩尔比为1:1:1；
所述NaOH在电解液中的浓度为(28～32)g/L。


4.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述电解的电压为180～220V，所述电解的电流密度为80～120A/m2，所述电解的时间为1～5min。


5.如权利要求1或4所述的修复方法，其特征在于，所述电解完成后，还包括：采用盐酸作为淋洗液，将电解后得到的钎...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，张龙，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13