廢舊鑄鋼走輪再制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種走輪部件的表面處理方法。屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 走輪是船舶及港機(jī)起吊裝備上應(yīng)用非常廣泛的部件之一，每年報(bào)廢的走輪部件超 過上萬件，運(yùn)些走輪部件的報(bào)廢大部分是因?yàn)楸砻婺p或疲勞而引起的尺寸超差或表面特 種功能喪失，但表面修復(fù)后還可恢復(fù)利用。目前采用的修復(fù)技術(shù)主要電弧或火焰堆焊、熱噴 涂（火焰、等離子）等。在堆焊、熱噴涂或噴焊時(shí)，熱輸入量大，能量不集中，部件熱影響區(qū) 大，易崎變甚至開裂，噴涂層稀釋率大，降低了基體和材料的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種表面涂層組織致 密烙覆層無裂紋的廢舊鑄鋼走輪再制造方法。
[0004] 本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問題是提供一種操作簡單、效率高且易于實(shí)現(xiàn)自動 化控制廢舊鑄鋼走輪再制造方法。 陽〇化]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種廢舊鑄鋼走輪再制造方法， 其特征在于包括如下步驟：
[0006] ①廢舊走輪部件預(yù)處理，機(jī)加工去除廢舊走輪表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋， 然后進(jìn)行無損檢測，確保表面沒有裂紋和氣孔缺陷存在，最后清洗待加工表面，使走輪表面 潔凈；
[0007] ②烙覆粉末配置，選擇配置儀基自烙性合金粉末，將儀基自烙性合金粉末放入 95°C~105°C鼓風(fēng)恒溫干燥箱內(nèi)，保溫時(shí)間450~550min，進(jìn)行烘干處理；
[0008] ③走輪預(yù)熱處理，將處理后的走輪放入190°c~210°C烘箱進(jìn)行預(yù)熱處理，保溫時(shí) 間140~160min，預(yù)制涂層前對走輪工作表面進(jìn)行噴砂處理；
[0009] ④烙覆粉末預(yù)置，采用超音速火焰噴涂設(shè)備制備預(yù)制涂層，先將儀基自烙性合金 粉末加入噴涂設(shè)備送粉器內(nèi)，送粉載氣為氮?dú)猓A(yù)制涂層的厚度控制在0. 8~1. 5mm ;
[0010] ⑥激光烙覆，烙覆前將上述處理后的走輪放入恒溫箱內(nèi)340~360°C，保溫175~ 185min，采用采用固體光纖激光器，輸出的光斑為寬帶矩形光斑，功率密度為100~113kW/ mm2,走輪轉(zhuǎn)速為0. 5~0. 75rpm，激光烙覆保護(hù)氣氣氣，氣流量為：8~lOL/min，激光烙覆采 用螺旋搭接的方式，激光掃描采用主軸進(jìn)給的方式，行走速率為6~8mm/轉(zhuǎn)；
[0011] ⑧去應(yīng)力退火熱處理，將上述處理后的走輪放入熱處理爐，溫度為150~180°C， 保溫時(shí)間200~220min，隨爐冷至室溫。
[0012] 作為優(yōu)選，步驟④中的噴涂工藝條件為：丙烷流量：35~42FMR，氧氣流量：28~ 32FMR，壓縮空氣流：48~52FMR，噴涂距離：240~255mm，走輪轉(zhuǎn)速：25~40巧m，噴槍掃描 速率：40~80mm/s，送粉速率：60~70g/min。
[0013] 進(jìn)一步，步驟⑥中烙覆層厚度需求大于1. 5mm時(shí)則重復(fù)步驟④和步驟⑥的操作， 直到滿足尺寸要求為止。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟②中的儀基自烙性合金粉末組分和重量百分比如下：C:0.3~ 0. 7%;Si:3. 0 ~4. 3%;B:1. 0 ~3. 0%;Fe:2. 4 ~3. 5%;Cr:10. 6 ~14. 2% ;WS2:3 ~ 5%;Ni:余量，粉末HRC硬度為：50~62。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：獲得的烙覆層與基體能形成冶金結(jié)合，涂層 組織致密，性能優(yōu)異，烙覆層無裂紋；得到的烙覆層表面粗糖度小，比較平整，加工余量??； 超音速火焰噴涂+寬帶激光烙覆工藝操作簡單、效率高，且易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0016] 采用寬帶激光螺旋搭接處理，與圓形光斑激光烙覆相比，提高了加工效率，并且有 效減少了搭接軟化區(qū)域的面積，提高了組織的均勻性，得到細(xì)晶粒組織，能顯著提高表面硬 度和耐磨性能，表面顯微硬度最高能達(dá)到HRC60~62,耐磨損性能提高1倍W上，涂層使用 性能更優(yōu)。
[0017] 采用超音速火焰噴涂預(yù)制粉末的方式，只要是火焰能夠到達(dá)的深度，都可W制備 的預(yù)制涂層，涂層厚度可W精確控制，并且制備的預(yù)制涂層較其他粘結(jié)預(yù)制方式涂層致密， 產(chǎn)生氣孔缺陷的傾向小，激光烙覆后涂層致密，涂層宏觀比較平整，減少了加工余量；
[0018] 由于寬帶激光器的焦距達(dá)400mm，烙覆加工時(shí)只要激光能夠照射到的位置便可W 實(shí)現(xiàn)重烙處理，而等離子堆焊由于堆焊距離和焊槍尺寸限制，存在凹槽邊角位置難W加工 的問題；易實(shí)現(xiàn)自動化控制，并且具有烙覆層稀釋率小，工件變形小、加工余量小的優(yōu)勢。
[0019] 激光烙覆再制造技術(shù)與堆焊技術(shù)、熱噴涂技術(shù)相比有如下技術(shù)優(yōu)勢：激光束能量 密度高，加工速度快，熱影響區(qū)和工件熱變形??；烙覆層組織致密，烙覆層與基材為冶金結(jié) 合，結(jié)合強(qiáng)度高；烙覆層稀釋率低，烙覆層尺寸和厚度精確可控，可采用各種性能優(yōu)良的材 料對基材表面進(jìn)行強(qiáng)化改性。
【附圖說明】
[0020] 圖1為實(shí)施例1中走輪超音速火焰噴涂后顯微照片。
[0021] 圖2為實(shí)施例1中激光烙覆后的組織照。
[0022] 圖3為實(shí)施例1中激光烙覆走輪示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024] 實(shí)施例1 : 陽0巧](a)、廢舊走輪部件預(yù)處理：機(jī)加去除廢舊走輪表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋， 機(jī)加完成后進(jìn)行無損檢測，然后用清洗劑清洗待加工表面，使走輪表面潔凈。
[00%] 化）、烙覆粉末配置：根據(jù)走輪實(shí)際工作工況，配置儀基自烙性合金粉末，粉末主要 成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：C:0. 3% 間：3. 0%;B:1. 0%;Fe:2. 4%;Cr:10. 6% ;WS2:3%;Ni: 余量。粉末硬度為：HRC50-52。將粉末放入100±5°C鼓風(fēng)恒溫干燥箱內(nèi)，保溫50min烘干 處理。
[0027] (C)、走輪預(yù)熱處理：將（a)處理后的走輪放入200±1(TC烘箱進(jìn)行預(yù)熱處理，保溫 時(shí)間150 +lOmin，預(yù)制涂層前對走輪工作表面進(jìn)行噴砂處理。
[0028] (d)烙覆粉末預(yù)置：采用超音速火焰噴涂設(shè)備制備預(yù)制涂層，先將化）處理后的粉 末加入噴涂設(shè)備送粉器內(nèi)，送粉載氣為氮?dú)?，預(yù)制涂層的厚度為0. 8mm。噴涂工藝為：丙烷 流量：35FMR，氧氣流量：28FMR，壓縮空氣流：48FMR，噴涂距離：240mm，走輪轉(zhuǎn)速：25巧m，噴 槍掃描速率：40mm/s，送粉速率：60g/min。 W29] (e)激光烙覆：烙覆前將（d)處理后的走輪放入恒溫箱內(nèi)350±10°C，保溫 ISOmin。然后采用12X2mm寬帶矩形光斑，激光器采用固體光纖激光器，功率密度為IOOkW/mm2,走輪轉(zhuǎn)速為0. 5巧m，激光烙覆保護(hù)氣氣氣，氣流量為：1化/min,激光烙覆采用螺旋搭接 的方式，激光掃描采用主軸進(jìn)給的方式，行走速率為6mm/轉(zhuǎn)。
[0030] 訊、后熱處理：將似處理后的走輪放入熱處理爐，溫度為150°C，保溫時(shí)間 210±10min，隨爐緩冷至室溫。
[0031] 圖1為試樣編號為1-1中走輪超音速火焰噴涂后顯微照片。
[0032] 圖2為試樣編號為1-1中激光烙覆后的組織照。 陽03引如圖3所示，激光頭1從左向右橫向移動，走輪基體5隨主軸轉(zhuǎn)到，激光束2打在 預(yù)制涂層4上，形成重烙層3。
[0034] 其力學(xué)性能測試和表面滲透探傷結(jié)果為：
[0035]
[0036] 12345 實(shí)施例2: 2 (a)、廢舊走輪部件預(yù)處理：機(jī)加去除廢舊走輪表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋， 機(jī)加完成后進(jìn)行無損檢測，然后用清洗劑清洗待加工表面，使走輪表面潔凈。 3 化）、烙覆粉末配置：根據(jù)走輪實(shí)際工作工況，配置儀基自烙性合金粉末，粉末主要 成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：C:0. 45% 間：3. 6%;B:2. 0%;Fe:3. 0% ;化：12. 2% ;WS2:5%;Ni: 余量。粉末硬度為：HRC55~57。將粉末放入100±5°C鼓風(fēng)恒溫干燥箱內(nèi)，保溫50min烘 干處理。 4 (C)、走輪預(yù)熱處理：將（a)處理后的走輪放入200±1(TC烘箱進(jìn)行預(yù)熱處理，保溫 時(shí)間150+lOmin，預(yù)制涂層前對走輪工作表面進(jìn)行噴砂處理。 5