工程机械轮轴的再制造方法及其涂层技术

本发明专利技术提供一种工程机械轮轴的再制造方法及其涂层。ａ、用无损检测确定废旧轮轴的剩余寿命；ｂ、对于剩余寿命能够使用的进行表面预处理；ｃ、热喷涂加工，选用等离子喷涂技术制备耐蚀性能优异的Ｆｅ基非晶合金涂层或者利用超音速火焰喷涂技术制备ＷＣ－Ｃｏ涂耐磨层；ｄ、后续精加工，使再制造零件尺寸精度达到设计要求。Ｆｅ基涂层成分为Ｍｏ（１～３％）、Ｃｒ（５～７％）、Ｎｉ（１～３％）、Ｐ（９～１１％）和Ｓｉ（２～４％），余量为Ｆｅ；粉末粒度为４００－１６０目。ＷＣ－Ｃｏ涂层，是以ＷＣ－Ｃｏ热喷涂粉末为喷涂材料，粉末粒径为１５～４５μｍ，金属Ｃｏ包覆着ＷＣ粒子，ＷＣ硬质颗粒的粒径为０．１～１０μｍ。本发明专利技术所提供的方法和涂层性能优异，再制造后的零件耐磨性和防腐蚀性能往往优于原产品，可用于对服役期满的工程机械轴类零件进行技术升级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所提供的一种工程机械轮轴的再制造方法及其涂层，属于工程机械再制造
，适用于失效的工程机械链轮轴等轴类零件的修复再制造和技术升级。
技术介绍
随着现代工业的快速发展，产品的更新换代带来了机电产品的大量报废，工程机械行业的情况也是如此。工程机械的生产实践表明，其零件最主要的失效方式是零件表面磨损失效。目前，国外许多著名工程机械制造企业，如卡特彼勒、小松等企业发展再制造产业已有二三十年的历史，再制造产业是这些企业产值的主要板块之一。但我国的工程机械再制造仍处于起步阶段，2009年12月国家工信部批准7家工程机械企业为第一批机电产品再制造试点企业。2010年4月26日，国家发展和改革委员会表示：为推动循环经济形成较大规模，培育新的经济增长点，今明两年，发展改革委将会同有关部门编制《再制造产业发展规划》，明确“十二五”时期我国促进再制造产业健康发展的目标、重点任务和保障措施。与工程机械再制造相比，中国在汽车零部件再制造领域起步较早，成立了中英合资的济南复强动力有限公司和中德合资的上海大众汽车有限公司，两公司分别针对重载汽车柴油发动机和轿车汽油发动机进行再制造，其再制造产品的研发、生产与销售已初具规模。然而，由于工程机械在高速冲击、高温重载、极端磨损和腐蚀、或高原等恶劣工况下服役，对各种关键部件(如双排链轮轴)的再制造耐磨涂层的结合强度、致密度、硬度和耐磨性等要求更高。2010年4月25日，徐滨士院士在“第八届全国表面工程学术会议”邀请报告中“我国再制造发展面临的挑战”明确指出，当前有限的以发动机再制造为主要应用对象的关键技术无法完全满足工程机械、机床等再制造行业对再制造关键技术的多层次需求，并列为三大挑战之首。综上所述，为了促进我国工程机械再制造产业的快速发展，迫切需要培育具有自主知识产权的工程机械再制造关键技术。因此，研究探讨一套低成本、高生产效率、可靠的再制造技术，在服役期的或废旧的工程机械轮轴类零件表面上制备一定厚度的高硬度涂层，提高其耐磨损性能，从而提高零件的整体使用寿命具有广泛的应用前景。
技术实现思路
为解决当前以发动机再制造为主要应用对象的再制造技术不能满足工程机械轴类零件的再制造技术需求问题，本专利技术提供了一种适合工程机械轮轴类零件的再制造方法及其涂层，其目的在于通过无损检测的方法将以表面磨损为主而基体内部无损伤或损伤较小的轮轴类零件选出并确定剩余寿命，利用热喷涂工艺手段使其恢复使用性能，甚至可以提高耐磨性和防腐蚀性能。该专利技术可以实现将任何具备足够剩余寿命的工程机械轴类零件甄别出来并对其进行修复再制造或技术升级。-->本专利技术的技术方案如下：本专利技术的一种工程机械轮轴的再制造方法，包括如下步骤：a、用无损检测确定废旧轮轴的剩余寿命；b、对于剩余寿命能够使用的进行表面预处理；c、热喷涂加工，选用等离子喷涂技术制备耐蚀性能优异的Fe基非晶合金涂层或者利用超音速火焰喷涂技术制备WC-Co涂耐磨层；d、后续精加工，使再制造零件尺寸精度达到设计要求。f、对加工后的零件进行无损检测，确定质量合格，检验后入库。所述的表面预处理是：用酒精或丙酮清洗去除油污，机加工使待喷涂零件表面尺寸规则，然后对待喷涂表面以刚玉沙砾进行喷砂粗化处理。等离子喷涂条件是：喷涂前预热，工作气体主气为氩气、次气氢气，氩气流量36～42L/min，喷涂功率在25～35kw，喷涂电流500～700A，喷涂距离在80～180mm，喷后用压缩空气冷却。超音速火焰热喷涂技术：喷涂前预热，利用丙烷或丙烯的碳氢系为燃气，氧气流量为50～150L/min，丙烷气流量为10～25L/min，喷涂距离为200～350mm，喷后用压缩空气冷却。所述的Fe基非晶合金粉末用气体雾化法制备，其成分及质量百分数为Mo(1～3％)、Cr(5～7％)、Ni(1～3％)、P(9～11％)和Si(2～4％)，余量为Fe；粒度为400-160目。所述的WC-Co涂层，是以WC-Co热喷涂粉末为喷涂材料，粉末粒径为15～45μm，金属Co包覆着WC粒子，WC硬质颗粒的粒径为0.1～10μm。WC-Co粉末用团聚烧结法：在液态介质中，先将WC粉末和Co粉末混合均匀，然后进行喷雾干燥，形成含有机粘接剂的固态团聚体颗粒，最后热处理。WC-Co粉末中根据需要可以含有Cr等其他金属。本专利技术提供的工程机械轮轴类零件再制造涂层，Fe基非晶合金粉末粒度为400-160目，粉末形状大部分为圆球状，少量呈椭球状，表面光滑，具有很好的流动性，颗粒大小和形状适合等离子喷涂要求。WC-Co涂层是以WC-Co热喷涂粉末为喷涂材料，利用超音速火焰喷涂工艺在轮轴表面上制备的硬质合金涂层。WC-Co粉末形态为球形或近球形，表面粗糙多孔，粒度分布窄，流动性好。综上所述，本专利技术所提供的工程机械轮轴的再制造方法及其涂层，可以克服现有的以发动机再制造为主要应用对象的再制造技术在面对工程机械轴类零件的再制造时所表现出的不足，可以通过无损检测的方法确定以表面磨损为主的废旧轮轴类零件的剩余寿命，然后通过表面预处理工艺和等离子喷涂技术或者超音速火焰喷涂技术将特定涂层喷涂于零件表面，使其恢复使用性能，赋予其新的使用寿命周期。另外，本专利技术所提供的涂层材料性能优异，再制造后的零件耐磨性和防腐蚀性能往往优于原产品，可用于对服役期满的工程机械轴类零件进行技术升级。附图说明图1：工程机械废旧轮轴的再制造工艺流程示意图；-->图2(a)：Fe基非晶合金粉末的微观形貌(SEM)；图2(b)：Fe基非晶合金粉末颗粒的表面形貌(SEM)；图3(a)：WC-Co粉末的微观形貌(SEM)；图3(b)：WC-Co粉末颗粒的表面形貌(SEM)；图4：等离子喷涂示意图；图5：超音速火焰喷涂制备耐磨涂层应用于高速离心机轴实物照片。具体实施方式本专利技术所提供的工程机械轮轴的再制造方法主要由四个步骤组成：对废旧轮轴进行无损检测，用于判断其剩余寿命；对其进行表面清洗和车削预处理，用于除锈和油污并使其几何尺寸规则；对其进行等离子喷涂或超音速火焰喷涂再制造加工，用于恢复和提高其使用性能；对其进行后续精加工和检测，用于评定再制造零件的质量。图1为工程机械废旧轮轴的再制造工艺流程示意图。对工程机械废旧轮轴的再制造工艺流程如下：首先，将拆卸下的废旧轮轴进行无损检测，筛选出具备足够剩余寿命的零件；然后，对其进行清洗，除去油污和表面的杂质，把零件表面尺寸加工规则；喷涂前对轮轴待喷涂表面进行喷砂粗化处理；将表面预处理后的零件固定在工作台上，采用热喷涂技术将特定涂层喷涂于零件表面；通过后续精加工使再制造零件尺寸精度达到设计要求；对加工后的零件进行无损检测，确定质量合格，检验后入库，对于不合格的零件重复再制造加工工艺流程。所述的砂粒粗化处理是指让含有砂粒的压缩空气流，经过一特制喷嘴直接将砂粒喷向轮轴表面，其表面由于受到以一定速度和角度飞行砂粒的冲刷作用而使其得到净化、粗化和活化。所述的热喷涂技术具体是指等离子喷涂技术和超音速火焰喷涂技术，分别用于Fe基非晶合金涂层的制备或WC-Co涂层的制备；等离子喷涂示意图如图4所示，Fe基非晶合金粉末经喷枪发射后，被等离子弧加热溶化，等离子弧焰流温度可达到15000℃，足以使粉末完全熔化，高温熔化的粒子流高速撞击到低温的轮轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工程机械轮轴的再制造方法，其特征在于：包括如下步骤：ａ、用无损检测确定废旧轮轴的剩余寿命；ｂ、对于剩余寿命能够使用的进行表面预处理；ｃ、热喷涂加工，选用等离子喷涂技术制备耐蚀性能的Ｆｅ基非晶合金涂层或者利用超音速火焰喷涂技术制备ＷＣ－Ｃｏ涂耐磨层；ｄ、后续精加工，使再制造零件尺寸精度达到设计要求。

【技术特征摘要】
1.一种工程机械轮轴的再制造方法，其特征在于：包括如下步骤：a、用无损检测确定废旧轮轴的剩余寿命；b、对于剩余寿命能够使用的进行表面预处理；c、热喷涂加工，选用等离子喷涂技术制备耐蚀性能的Fe基非晶合金涂层或者利用超音速火焰喷涂技术制备WC-Co涂耐磨层；d、后续精加工，使再制造零件尺寸精度达到设计要求。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的表面预处理是：用酒精或丙酮清洗去除油污，机加工使待喷涂零件表面尺寸规则，然后对待喷涂表面以刚玉沙砾进行喷砂粗化处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：等离子喷涂条件是：喷涂前预热，工作气体主气为氩气、次气氢气，氩气流量36～42L/min，喷涂功率在25～35kw，喷涂电流500～700A，喷涂距离在80～180mm，喷后用压缩空气冷却。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于超音速火焰热喷涂技术：喷涂前预热，利用丙烷或丙烯的碳氢系为燃气，氧气流量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁，付腾，叶福兴，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]