CN108406045B - 油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其设有焊枪和焊枪激发电路，焊枪前端设有焊枪加热区，焊枪激发电路包括焊枪激发电源，焊枪与焊枪激发电路通过焊接母材形成回路，还设有焊丝输送装置和焊丝加热电路，焊丝加热电路可以调节焊丝前端输送热丝段的长度，从而控制焊丝前端输送热丝段加热到一定温度，其解决了活塞杆表面经常会出现不同程度的锈蚀、斑坑、镀层脱落、外表面磨损划伤从而使千斤顶渗漏或泄液的技术问题。本发明可广泛应用于液压支架油缸千斤顶活塞杆的修复和制作。

Description

油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法

技术领域

本发明涉及一种活塞杆及其制作工艺和装置，特别是涉及一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法。

背景技术

液压支架是以液压动力实现升降前移等运动，进行顶板支护的设备，是煤矿综合机械化开采的关键设备，是现代煤矿实现采煤运输和支护等所有工序全部机械化的重要环节。液压支架在煤矿井下综合采煤工作面的使用，大大减轻了工人的劳动强度，最大限度保障了煤矿工人的生命安全和采煤工作面的安全。

液压支架包括液压支架油缸千斤顶，千斤顶的关键部件是千斤顶活塞杆。由于井下工作环境特殊，井下湿度大(相对湿度约75％以上)，井下空气中含有二氧化硫、硫化氢等有毒有害气体，含有硫等腐蚀物质的粉尘也较多，形成了井下复杂特殊的酸性和碱性腐蚀介质工作环境。活塞杆长期在这种环境下工作，表面承受冲击和腐蚀，经常会出现不同程度的锈蚀、斑坑以及镀层脱落等表面缺陷，严重影响液压缸的密封性能，造成了液压缸在使用过程中失效；另外，活塞杆在频繁使用过程中，因局部磕碰或煤渣颗粒冲击也会导致外表面磨损划伤而失效，腐蚀、冲击和磨损都会引起镀层脱落导致密封损坏，从而使千斤顶渗漏或泄液，影响支架整体使用性能，导致工作面不能正常生产，生产环境的安全系数大大降低。

现有的千斤顶活塞杆一般采用40Cr等中低碳合金钢经过热处理、机械加工制成，为防止生锈，加工成型后表面镀铬，活塞杆直径一般为 40-180mm，长度一般为300mm-1200mm。活塞杆在煤矿生产中使用数量大，采用新工艺对失效的活塞杆进行修复，同时制作新的活塞杆，提高活塞杆表面耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能，延长立柱的使用寿命，具有重要的意义。

现有修复活塞杆的工艺包括电弧喷涂、等离子熔敷、激光熔敷、气保护焊等，每一种工艺具有以下特点：

1、电弧喷涂工艺的优点是高效、材料低成本，设备投资少；缺点是涂层与母材结合不良、容易脱落，目前该工艺在支架修复领域已被淘汰。

2、等离子熔敷工艺的优点是高效、涂层与母材结合牢固，涂层质量高，修复后使用寿命长，稀释率大约为5％，稀释率低，节省稀有金属；缺点是设备投资高，大约每台设备在百万元以上，熔敷材料成本高，每公斤成本在百元以上，操作复杂，不易掌握。最致命的弱点是目前国产焊枪质量不过关，难以长时间连续工作，多依赖进口焊枪，价格昂贵。

3、激光熔敷工艺的优点是涂层与母材结合牢固，稀释率低，一般为零稀释率，填充材料的性能被有效利用，涂层质量高，修复后使用寿命长；缺点是设备投资高，单件修复成本高。

4、气保护焊工艺主要采用实芯焊丝气保护焊，该工艺目前被广泛用于活塞杆修复，但存在以下问题：

(1)一种是碳钢实芯焊丝环焊恢复尺寸，然后镀铬防腐蚀，但镀铬层由于硬度高、脆性较大，铬层受到冲击时易发生裂纹，易造成起泡、锈蚀、耐腐蚀性不稳定；电镀造成水源污染和环境的破坏；电镀工艺无法局部修复，需将整根立柱镀层整体电镀，增加了维修成本。

(2)另一种是采用实芯铬镍不锈钢焊丝气保护焊，该方法容易产生气孔、夹杂等焊接缺陷，一次合格率低，随后的焊补工作量很大。有些细小的缺陷肉眼难以发现，如果全面探伤，势必加大成本，同时生产效率也会大大降低。此外，该工艺方法稀释率高，大约在30％左右，铬镍不锈钢有效成分被稀释，防锈蚀性能下降。

综上，等离子和激光熔敷堆焊层质量高，但是设备投资额度大，难以大众化推广；气保护焊效率高，投资少，但是存在堆焊层质量缺陷，一次合格率低，二次焊补工作量大。

发明内容

本发明针对以上液压支架油缸千斤顶活塞杆修复和制作工艺中存在的技术问题，提供一种表面耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能强，能延长活塞杆使用寿命，同时加工成本低，加工效率高，焊接时稀释率低的液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法和装置，以及由该工艺和装置生产出来的千斤顶活塞杆，这种方法可以用于修复破损的活塞杆，也可以用于制作新的活塞杆。

为此，本发明的技术方案是，一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，包括以下工艺步骤：

(1)准备工序包括如下步骤：

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆表面的镀铬层去除；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆预热到200℃±10℃；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆固定在可旋转的装置上，使活塞杆可以绕可旋转装置的旋转中心线旋转；

(2)焊枪与焊丝调节工序包括如下步骤：

调整焊丝前端输送热丝段的焊丝长度为10mm-20mm；

调整焊枪中轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线重合或者调整焊枪中轴线与焊接母材垂直轴线之间形成倾角布置，焊枪中轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线之间形成的焊枪倾角为5°±2°；

调整焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线平行或者调整焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线之间形成焊丝送丝角度，焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线之间形成的焊丝送丝角度为5°±2°；

调整焊枪加热区辐射到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的区域和焊丝前端输送热丝段沿着焊丝前端输送热丝段的轴线投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的区域同时位于30°±10°扇形焊接区域内；以上调整焊丝前端输送热丝段位置的具体方法为，调整焊丝前端输送热丝段的末端位于以焊枪中轴线方向为圆柱中心线的直径为φ10mm±2mm的虚拟圆柱体外表面沿着焊枪中轴线方向投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面轮廓线的内部区域，焊枪前端与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆的距离为10mm±3mm。

接通焊丝加热电源，对焊丝前端输送热丝段的焊丝加热，保持焊丝前端输送热丝段在进入熔池前加热到100-300℃温度；

开始输送氩气；

启动焊枪水冷系统提供水冷循环；

(3)熔覆堆焊焊接工序包括如下步骤：

高频引燃焊枪电弧；

启动可旋转装置旋转，带动待修复液压支架油缸千斤顶活塞杆旋转，当待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆在可旋转的装置上旋转时，焊枪能沿着待修复活塞杆外表面纵向移动，焊枪的焊接头与待修复活塞杆形成螺旋运动，焊丝以螺旋线轨迹完成对待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的熔覆堆焊焊接；

(4)熔覆堆焊焊接完成工序包括如下步骤：

焊枪到达待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆尾端时，焊丝全部将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面熔覆堆焊完成后，焊枪和焊丝停止输送，焊枪电流开始衰减直至熄灭；

焊枪氩气停止供气；

焊枪水冷系统停止水冷循环；

可旋转装置停止；

熔覆堆焊焊接完成。

优选地，调整焊丝前端输送热丝段的末端位于焊枪加热区辐射到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面轮廓线的最外端点位置。

优选地，可旋转装置旋转使待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的线速度为300-400mm/min；待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆每转动一圈，焊枪沿着待修复活塞杆外表面纵向移动距离为4-6mm。

优选地，熔覆堆焊焊接工序中，熔敷堆焊的工艺参数预设如下：

a.开启氩气阀门调节气流量；

b.焊接电流：200-230A；

c.焊接电压：直流14-17V；

d.氩气的气流量：6L/min±10％；

e.焊丝前端输送热丝段的焊丝电流：50-100A；

f.焊丝的送丝速度：1.8m/min±10％。

优选地，待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的熔覆堆焊焊接完成后，将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆取下，并将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆竖立放置，实现自然冷却。

优选地，将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆冷却至室温后，将活塞杆表面进行加工，并预留0.3mm-0.5mm余量，再对活塞杆外表面进行磨削加工到需要的尺寸。

优选地，修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的熔覆堆焊焊接厚度为2.0mm-2.5mm。

优选地，焊丝材料为奥氏体不锈钢材料。

本发明有益效果是，由于焊接母材为合金碳钢材料，焊料熔敷堆焊层为铬镍不锈钢材料，熔覆堆焊在焊接母材外表面的熔滴与熔池形成的原子结合部分可以在焊接母材外表面形成排列紧密的螺旋分布，修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆的外表面耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能强，能延长活塞杆使用寿命，同时加工成本低，加工效率高，焊接时稀释率低的液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法和一种千斤顶活塞杆，这种方法可以用于修复破损的活塞杆，也可以用于制作新的活塞杆。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的J处放大图1；

图3是焊丝加热电路的示意图；

图4是 图1的J处放大图2；

图5是活塞杆俯视图；

图6是修复后的液压支架油缸千斤顶活塞杆的结构示意图。

图中符号说明：

1.焊接母材；2.焊丝前端输送热丝段；3.焊丝导电调节装置；4.焊丝输送装置；5.焊丝；6.焊丝加热电源；7.焊枪激发电源；8.焊接母材旋转方向；9.焊料熔敷堆焊层；10.熔池；11.焊枪；12.焊枪倾角；13.焊枪加热区；14.熔滴；15.焊丝加热电路；16.焊枪激发电路；17.焊枪中轴线；18. 焊接母材垂直轴线；19.焊接母材水平轴线；20.扇形焊接区域；21.千斤顶活塞杆；22.焊丝送丝角度；23.焊接母材中心轴线；24.焊枪加热区辐射到焊接母材外表面的区域；25.焊枪加热区辐射到焊接母材外表面轮廓线的最外端点位置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例

图1-图6是本发明一种液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊装置和加工工艺的实施例。

如图1所示，本发明一种液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊装置，设有焊枪11和焊枪激发电路16，焊枪11前端设有焊枪加热区13，焊枪激发电路16包括焊枪激发电源7，焊枪11与焊枪激发电路16通过焊接母材1形成回路；图1中还可以看出，该装置还设有焊丝输送装置4和焊丝加热电路15，焊丝输送装置4可以实现焊丝5的进给，焊丝加热电路15包括焊丝加热电源6，焊丝输送装置4前端设有焊丝导电调节装置 3，设于焊丝导电调节装置3前端靠近焊接母材1一侧的焊丝5为焊丝前端输送热丝段2，焊丝加热电路15通过焊丝导电调节装置3将焊丝前端输送热丝段2和焊接母材1形成回路，焊丝导电调节装置3可以调节焊丝前端输送热丝段2的长度，从而控制焊丝前端输送热丝段2加热到一定温度。

该实施例可以将焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线18重合，焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线18重合时，焊枪加热区13辐射到焊接母材1的最高点，焊接母材1的最高点处会形成熔池10，熔池10相对于焊接母材垂直轴线18基本形成对称分布；焊丝前端输送热丝段2的轴线与焊接母材水平轴线19平行，焊丝前端输送热丝段2的前端位于焊枪加热区13的区域，加热到一定温度的焊丝前端输送热丝段2的端部在焊枪加热区13部分可以形成熔滴14，焊枪加热区13可以将焊接母材1的外表面加热形成熔池10，熔池10可以吸附加热到一定温度的焊丝前端输送热丝段2在焊枪加热区13部分形成的熔滴14，熔滴14与熔池10形成原子结合，熔滴14与熔池10形成原子结合部分熔覆堆焊在焊接母材1的外表面，熔滴14与熔池10形成牢固地连接，同时与焊接母材1的基材牢固地连接在一起。

该实施例中，图1和图2可以看出，焊枪加热区13辐射到焊接母材 1外表面的区域和焊丝前端输送热丝段2沿着焊丝前端输送热丝段2的轴线投影到焊接母材1外表面的区域同时位于焊接母材垂直轴线一侧0° -45°扇形焊接区域内，这样可以保证被加热的焊丝前端输送热丝段2一直处于焊枪加热区13的加热区域内，焊丝前端输送热丝段2的前端非常容易形成熔滴14，熔滴14可以连续的与焊接母材1的外表面加热形成的熔池10相结合；该实施例中，可以将焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线17之间形成倾角布置，焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线18之间形成的焊枪倾角12为5°±2°，由于焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线 18之间形成的焊枪倾角12为5°±2°，图1中可以看到，A为焊枪倾角22，焊枪倾角22位于焊接母材垂直轴线18的一侧；这样的设计，与熔池10相对于焊接母材垂直轴线18基本形成对称分布不同，会使得焊枪加热区13将焊接母材1的外表面加热形成的熔池10整体离开焊接母材1的最顶点位置，熔池10与焊接母材1的外表面形成一定的张力，同时，因为熔池10具有一定的质量，熔池10整体存在着沿焊接母材1的外表面向下的滑动力；图2中还可以看到，焊丝前端输送热丝段2的轴线与焊接母材水平轴线19之间形成焊丝送丝角度22，焊丝前端输送热丝段2的轴线与焊接母材水平轴线19之间形成的焊丝送丝角度22为5°± 2°，焊丝前端输送热丝段2的端部形成熔滴14后，由于焊丝前端输送热丝段2的轴线与焊接母材水平轴线19之间形成的焊丝送丝角度22为5°±2°，该熔滴14的熔融状态可以与焊丝前端输送热丝段2形成粘和力，同时熔融状态的熔滴14又可以迅速与熔池10形成原子结合，因为焊丝送丝角度22的存在，熔滴14呈现向下的角度的状态与熔池10形成完整的原子结合，这种向下的角度在形成完整的原子结合前，会更好地避免熔滴14与临近熔池10温度较低的焊接母材1的表面区域接触，这样的非正常接触会导致熔滴14与温度较低的焊接母材1的表面的非原子结合的质量问题。

焊接母材1可以以一定速度沿着焊接母材中心轴线23旋转，焊枪11 和焊丝前端输送热丝段2可以和焊接母材1形成螺旋运动，熔覆堆焊在焊接母材1外表面的熔滴14与熔池10形成的原子结合部分可以在焊接母材1外表面形成排列紧密的螺旋分布，可以根据不同直径大小的焊接母材1调整焊接母材1的各种旋转速度与焊枪11以及焊丝前端输送热丝段2横向移动的速度，来形成各种密度和厚度的焊料熔敷堆焊层9的螺旋分布。

该实施例中，焊接母材1为合金碳钢材料，焊料熔敷堆焊层9为铬镍不锈钢材料。

在该装置的参数设置时，将焊丝前端输送热丝段2的末端位于焊枪加热区13内部时，可以将焊丝前端输送热丝段2的末端与焊接母材1外表面的距离为2mm-5mm，这样的距离可以满足焊丝前端输送热丝段2的熔滴14的形成，尤其是焊丝前端输送热丝段2的末端与焊接母材1外表面的距离为3mm±0.5mm时，经过试验，熔滴14形成的效果最好。

但是，经过大量实验发现，焊丝5直接送入焊枪加热区13的加热电弧中时，加热焊丝5的焊丝加热电源6由于是交流电源，会对焊枪加热区13的加热电弧产生电磁干扰，熔滴14与熔池10会形成飞溅，焊接工艺不稳定。

为了进一步优化该问题，将焊丝前端输送热丝段2的末端位于焊枪加热区13辐射到焊接母材1外表面轮廓线的最外端点位置，为了方便设备工艺参数的调试，可以将焊丝前端输送热丝段2的末端位于以焊枪中轴线17方向为圆柱线的直径10mm±2mm的虚拟圆柱体投影到焊接母材 1外表面轮廓线的内部区域，焊枪1前端与焊接母材1的距离为10mm±3mm，实际应用时，可以做一个直径10mm±2mm的调试工具，方便现场的参数调试；这样的设计，当焊丝5与焊接母材1接触点在熔池10的边缘时，焊丝5先熔化成水滴状的熔滴14，然后水滴状的熔滴14顺利地流入熔池10中，焊枪加热区13的加热电弧、熔池10、焊丝5熔化都很稳定，焊料熔敷堆焊层9成型也比较规整美观；当焊丝5离开熔池10边缘一段距离时，焊丝5的熔化不会形成具有很强张力的熔滴14，会呈现小溪状的状态再流入熔池10，熔滴14与熔池10的原子结合过程不够顺畅，因此，该实施例中将焊丝5与焊接母材1的接触点在熔池10的边缘是最合适的，能够保证熔滴14与熔池10形成的原子结合部分可以在焊接母材1外表面形成排列紧密的螺旋分布，该实施例由于焊接母材为合金碳钢材料，焊料熔敷堆焊层为铬镍不锈钢材料，焊接时稀释率低，很大程度的保证了母材的低的稀释率，也就能够保证焊丝5的纯度，增强了焊料熔敷堆焊层9的耐腐蚀性，同时，熔滴14与熔池10形成的原子结合的致密性，也提高了液压支架油缸千斤顶活塞杆的外表面耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能，延长了活塞杆使用寿命。

同时，该实施例采用将焊丝前端输送热丝段2在将焊丝5填充进入熔池10之前加热到100-300℃温度，这样就减少了电弧熔化焊丝5的传统工艺所消耗的能量，提高了效率，降低了稀释率，同时加工成本低，这种方法可以用于修复破损的活塞杆，也可以用于制作新的活塞杆。

下面详细介绍以上装置的具体应用工艺步骤及工艺参数。

该实施例中，待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21即为上述装置描述中的焊接母材1，该待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的材料为40Cr，属于中碳低合金钢，焊丝5采用316L不锈钢，属于奥氏体不锈钢，按照以下工艺，316L不锈钢焊丝熔覆堆焊到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的外表面，形成焊料熔敷堆焊层9，将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21修复完成。

该实施例中的液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊装置，其具体应用时包括以下工艺步骤：

(1)准备工序包括如下步骤：

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21表面的镀铬层去除；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21整体预热到200℃±10℃；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21固定在可旋转的装置上，使活塞杆21可以绕可旋转装置的旋转中心线旋转；

(2)焊枪11与焊丝5调节工序包括如下步骤：

调整焊丝前端输送热丝段的末端位于焊枪加热区内部，焊丝前端输送热丝段的末端与焊枪中轴线和焊接母材交点的距离为2mm-5mm；

调整焊丝前端输送热丝段2的焊丝长度为10mm-20mm；

调整焊枪中轴线17与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线 18重合或者调整焊枪中轴线17与焊接母材垂直轴线18之间形成倾角布置，焊枪中轴线17与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线18 之间形成的焊枪倾角12为5°±2°。

调整焊丝前端输送热丝段2的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线19平行或者调整焊丝前端输送热丝段2的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线19之间形成焊丝送丝角度22，焊丝前端输送热丝段2的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线19之间形成的焊丝送丝角度22为5°±2°。

接通焊丝加热电源6，对焊丝前端输送热丝段2的焊丝加热，保持焊丝前端输送热丝段2在进入熔池10前加热到100-300℃温度；

开始输送氩气；

启动焊枪水冷系统提供水冷循环；

(3)熔覆堆焊焊接工序包括如下步骤：

高频引燃焊枪电弧，该工艺可以比上道工序滞后1-2S，或者根据需要调节任意滞后时间；

启动可旋转装置旋转，带动待修复液压支架油缸千斤顶活塞杆21旋转，当待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21在可旋转的装置上旋转时，焊枪11能沿着待修复活塞杆21外表面纵向移动，焊枪11的焊接头与待修复活塞杆21形成螺旋运动，焊丝5以螺旋线轨迹完成对待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的熔覆堆焊焊接；

熔覆堆焊焊接工序中，熔敷堆焊的工艺参数预设如下：

a.开启氩气阀门调节气流量；

b.焊接电流：200-230A；

c.焊接电压：直流14-17V；

d.氩气的气流量：6L/min±10％；

e.焊丝前端输送热丝段的焊丝电流：50-100A；

f.焊丝的送丝速度：1.8m/min±10％。

待修复液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面熔覆堆焊焊接层厚度为 0.5-2.0mm，也可以将熔覆堆焊焊接层的厚度设成任一需要的厚度，只需调整焊丝5与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的螺旋运动速度就可以轻松的实现不同的焊接厚度；

(4)熔覆堆焊焊接完成工序包括如下步骤：

焊枪11到达待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21尾端时，焊丝5 全部将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面熔覆堆焊完成后，焊枪11和焊丝5停止输送，焊枪11电流开始衰减直至熄灭；

滞后8-10S后，焊枪11的氩气停止供气，也可以调节滞后的任一时间；

焊枪水冷系统停止水冷循环；

可旋转装置停止；

熔覆堆焊焊接完成。

以上工艺步骤中，为方便操作，采取如下方法进行调整，调整焊丝前端输送热丝段2的末端位于以焊枪中轴线17方向为圆柱中心线的直径为φ10mm±2mm的虚拟圆柱体外表面沿着焊枪中轴线17方向投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面轮廓线的内部区域，焊枪11 前端与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的距离为10mm±3mm，实际操作时，加工一个直径10mm±2mm的调试工具，方便现场的参数调试。

还可以调整焊丝前端输送热丝段2的末端位于焊枪加热区13辐射到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面轮廓线的最外端点位置25，这样的工艺设计，如前文所述，当焊丝5与焊接母材1接触点在熔池10 的边缘时，焊丝5先熔化成水滴状的熔滴14，然后水滴状的熔滴14顺利地流入熔池10中，焊枪加热区13的加热电弧、熔池10、焊丝5熔化都很稳定，焊料熔敷堆焊层9成型也比较规整美观。

该工艺在操作时，还可以调整焊枪加热区13辐射到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的区域和焊丝前端输送热丝段2沿着焊丝前端输送热丝段2的轴线投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21 外表面的区域同时位于30°±10°扇形焊接区域20内，这样可以保证焊丝前端输送热丝段2的前端一直位于调整焊枪加热区13，已经被加热的焊丝前端输送热丝段2可以顺利的被融化成水滴状的熔滴14，可以和熔池10形成稳定地原子结合，焊料熔敷堆焊层9结构致密，修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的稀释率低，焊料熔敷堆焊层9的纯度高，液压支架油缸千斤顶活塞杆21耐腐蚀性强。

上述工艺中，实现两者异种材料实现熔敷堆焊焊接，焊接母材液压支架油缸千斤顶活塞杆21和焊丝5的化学成分与性能有很大不同，与两种相同母材的连接焊接要求完全不同，两种不同母材的连接焊接只需焊接在一起，不会要求稀释率低，而该实施例将两者异种材料实现熔敷堆焊焊接在一起，不仅要求焊丝5与活塞杆21表面的熔敷堆焊强度，还要求焊丝5尽量不被母材液压支架油缸千斤顶活塞杆21过多地稀释，就是要求焊接母材液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的少熔化，表面熔敷堆焊的焊料熔敷堆焊层9材料的成分可以较小的被稀释或冲淡，经试验证实，稀释率仅有10％左右，接近等离子弧堆焊的水平，基本保留了奥氏体不锈钢的大部分成分和性能，316L抗锈蚀的性能充分发挥出来，表面熔敷堆焊的焊料熔敷堆焊层9抗锈蚀性能增强，

该实施例中，待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21直径为Φ120mm，长度为900mm，按照以下速度实现活塞杆21的旋转和焊枪11的螺旋运动，可旋转装置旋转使待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的线速度为300-400mm/min，待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21每转动一圈，焊枪11沿着待修复活塞杆21外表面纵向移动距离为4-6mm，在待修复活塞杆21外表面形成完整致密的螺旋焊料熔敷堆焊层9。

待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的熔覆堆焊焊接完成后，将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆21取下，并将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆21竖立放置，实现自然冷却，竖立放置自然冷却，可以使修复后的活塞杆21以及修复后的活塞杆21外表面熔覆堆焊的焊料熔敷堆焊层9内部应力分布均匀不变形，金属组织结构致密，力学性能优良。

将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆21冷却至室温后，将活塞杆21 表面进行加工，并预留0.3mm-0.5mm余量，再对活塞杆21外表面进行磨削加工到需要的尺寸，就可以实现修复后的活塞杆21的安装使用。

该实施例中，修复后的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的熔覆堆焊焊接厚度为2.0mm-2.5mm，也可以根据需要调整熔覆堆焊焊接厚度，以适应各种不同的规格尺寸要求。

该实施例的焊接母材液压支架油缸千斤顶活塞杆21为合金碳钢材料，焊料熔敷堆焊层9为奥氏体不锈钢或铬镍不锈钢材料，焊丝5材料为奥氏体不锈钢，具体为不锈钢316L材料，焊丝5材料也可以选用铬镍不锈钢材料，具体焊丝5材料为HS316Lsi或者316Lsi铬镍不锈钢，焊丝5 直径为Φ1.2mm±0.2mm，钨极直径为Φ3.2mm±0.2mm。

如上述装置及工艺制作的液压支架油缸千斤顶活塞杆，包括焊接母材1和按照上述装置和工艺方法熔覆堆焊到焊接母材外表面的焊料熔敷堆焊层9，该设备和工艺方法简单，但是修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21外表面的熔覆堆焊的焊料熔敷堆焊层9内部应力分布均匀，耐腐蚀性能好，抗冲击能力强。既可以用于修复传统损坏的液压支架油缸千斤顶活塞杆21，也可以制作新的液压支架油缸千斤顶活塞杆21，制作新的液压支架油缸千斤顶活塞杆21时，省掉去除外表面镀层的工序。

该制作工艺是将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21直径单边去除0.5mm，去除原有的镀铬层，然后用以上工艺单边熔敷堆焊2.0-2.5mm 的铬镍不锈钢材料的焊料熔敷堆焊层9，再利用成熟的机加工工艺加工到需要的尺寸，一般将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆21的外表面保留1mm左右的堆焊层9，该工艺修复或者制作的新的液压支架油缸千斤顶活塞杆堆焊层9无气孔和夹杂等焊接缺陷，熔敷堆焊的焊缝形成的焊料熔敷堆焊层9的质量高。

在该实施例修复的多个液压支架油缸千斤顶活塞杆21中，随机选择一根熔覆堆焊修复后的活塞杆21，用线切割从活塞杆21横断面切开后测量，活塞杆21外表面均匀包覆一层厚度约1mm的铬镍不锈钢金属，与焊接母材活塞杆21牢固结合在一起；用酸类腐蚀液涂抹切面，内部的碳钢金属发生激烈的化学反应并伴有锈蚀，铬镍不锈钢的焊料熔敷堆焊层9外表层无反应，依然光亮如初，这一实验表明，铬镍不锈钢的焊料熔敷堆焊层9外层有很强的抗腐蚀性能。

用手持式硬度计对熔覆堆焊并经机加工后的活塞杆21的外表面硬度进行了测试，硬度值为HB350-380，这样的硬度既方便机加工又可以有效抵御外力损伤。与电镀铬修复活塞杆21的工艺相比，在活塞杆21 外表面熔敷堆焊定厚度的铬镍不锈钢的焊料熔敷堆焊层9，抗腐蚀、抗外部机械力损伤的能力都会大大提升。熔敷堆焊焊料熔敷堆焊层9与母材活塞杆21是冶金结合，受到外力作用不会脱落，可以有效防止锈蚀。

熔敷层表面硬度HB350-380，抵御外力损伤的性能也优于镀铬层，机加工成型后直接使用，省去了镀铬工艺，从根本上杜绝了环境污染，符合绿色再制造理念，同时，该工艺可以反复多次实施熔敷堆焊再制造，可以局部、整体、薄层、厚层进行各种修复，经过小批量验证，产品一次合格率98％以上，修复费用只有原始造价的30％，成功解决了气保护焊焊缝有缺陷的不足。

图6是修复后的液压支架油缸千斤顶活塞杆的结构示意图，图中可以清楚看到，修复后的液压支架油缸千斤顶活塞杆，包括焊接母材8和按照上述所述液压支架油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊装置熔覆堆焊到焊接母材外表面的焊料熔敷堆焊层9。

综上所述，热丝氩弧焊工艺高效、高质量，工艺稳定性好，投资少，实用方便，综合性价比高，有推广价值。

该实施例主要介绍修复液压支架油缸千斤顶活塞杆21的工艺，当需要按照该工艺制作新的液压支架油缸千斤顶活塞杆21时，只需要省掉将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆表面的镀铬层去除的工艺步骤即可，其余步骤完全相同。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (5)

1.一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其特征是：包括以下工艺步骤：

(1)准备工序包括如下步骤：

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆表面的镀铬层去除；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆预热到200℃±10℃；

将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆固定在可旋转的装置上，使活塞杆可以绕可旋转装置的旋转中心线旋转；

(2)焊枪与焊丝调节工序包括如下步骤：

调整焊丝前端输送热丝段的焊丝长度为10mm-20mm；

调整焊枪中轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线重合或者调整焊枪中轴线与焊接母材垂直轴线之间形成倾角布置，焊枪中轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆垂直轴线之间形成的焊枪倾角为5°±2°；

调整焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线平行或者调整焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线之间形成焊丝送丝角度，焊丝前端输送热丝段的轴线与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆水平轴线之间形成的焊丝送丝角度为5°±2°；

所述步骤(2)焊枪与焊丝调节工序中，调整焊丝前端输送热丝段的位置时，采取以下方法：调整焊枪加热区辐射到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的区域和焊丝前端输送热丝段沿着焊丝前端输送热丝段的轴线投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的区域同时位于30°±10°扇形焊接区域内；以上所述调整焊丝前端输送热丝段位置的具体方法为，调整焊丝前端输送热丝段的末端位于以焊枪中轴线方向为圆柱中心线的直径为φ10mm±2mm的虚拟圆柱体外表面沿着焊枪中轴线方向投影到待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面轮廓线的内部区域，焊枪前端与待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆的距离为10mm±3mm；

接通焊丝加热电源，对焊丝前端输送热丝段的焊丝加热，保持焊丝前端输送热丝段在进入熔池前加热到100-300℃温度；

开始输送氩气；

启动焊枪水冷系统提供水冷循环；

(3)熔覆堆焊焊接工序包括如下步骤：

高频引燃焊枪电弧；

启动可旋转装置旋转，带动待修复液压支架油缸千斤顶活塞杆旋转，当待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆在可旋转的装置上旋转时，焊枪能沿着待修复活塞杆外表面纵向移动，焊枪的焊接头与待修复活塞杆形成螺旋运动，焊丝以螺旋线轨迹完成对待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的熔覆堆焊焊接；

所述步骤(3)熔覆堆焊焊接工序中，所述熔覆堆焊的工艺参数预设如下：

a.开启氩气阀门调节气流量；

b.焊接电流：200-230A；

c.焊接电压：直流14-17V；

d.氩气的气流量：6L/min±10％；

e.焊丝前端输送热丝段的焊丝电流：50-100A；

f.焊丝的送丝速度：1.8m/min±10％；

(4)熔覆堆焊焊接完成工序包括如下步骤：

焊枪到达待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆尾端时，焊丝全部将待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面熔覆堆焊完成后，焊枪和焊丝停止输送，焊枪电流开始衰减直至熄灭；

焊枪氩气停止供气；

焊枪水冷系统停止水冷循环；

可旋转装置停止；

熔覆堆焊焊接完成；

所述焊丝的材料为奥氏体不锈钢；焊接母材为合金碳钢材料。

2.根据权利要求1所述的一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其特征是：所述可旋转装置旋转使待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的线速度为300-400mm/min；待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆每转动一圈，所述焊枪沿着待修复活塞杆外表面纵向移动距离为4-6mm。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其特征是：所述待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆外表面的熔覆堆焊焊接完成后，将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆取下，并将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆竖立放置，实现自然冷却。

4.根据权利要求1-2任一所述的一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其特征是：将外表面熔覆堆焊焊接完成的活塞杆冷却至室温后，将活塞杆表面进行加工，并预留0.3mm-0.5mm余量，再对所述活塞杆外表面进行磨削加工到需要的尺寸。

5.根据权利要求1-2任一所述的一种油缸千斤顶活塞杆熔覆堆焊方法，其特征是：所述待修复的液压支架油缸千斤顶活塞杆的外表面的熔覆堆焊焊接厚度为2.0mm-2.5mm。

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