一种增加轴颈表面硬度的方法和应用与流程

1.本发明属于机械及化工机械设备生产技术领域，具体涉及一种增加轴颈表面硬度的方法和应用。


背景技术：

2.在机械设备中，轴是常见的一种机械零部件，轴类磨损是轴使用过程中最为常见的设备问题。轴类零件磨损后的修复是一个值得关注的问题。如果采用镶轴套、打麻点等办法效果不理想。采用传统的堆焊处理则会产生焊接内应力，可能在轴肩处出现裂纹或断裂的现象。如果采用电刷镀、激光焊、微弧焊则需要高昂的设备和高薪聘请技术工人，成本费用较高，而且操作难度较大，经济效益偏低。


技术实现要素：

3.针对现有轴类零件经常磨损，表面硬度不高的问题，本发明提供了一种增加轴颈表面硬度的方法和应用。
4.为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
5.一种增加轴颈表面硬度的方法，包括以下步骤：
6.步骤1，对轴颈打光谱，分析轴颈的材料成分，判断轴颈材质，选用合适的补焊焊材；
7.步骤2，进行第一次初加工，视轴颈磨损情况，控制车床转速，控制加工深度和宽度；
8.步骤3，初加工结束后对加工处进行无损检测，当检测有缺陷时需进一步车削加工，直至缺陷完全消除，当车削深度超过轴颈1/3深度则判定该轴报废；当检测合格确认无缺陷后进行下一步；
9.步骤4，进行补焊，将轴颈安装在专用焊接车床上，保证工件匀速转动下，对轴颈加工处进行预热，再用焊机配合车床旋转，采用多层多道堆焊方式进行第一次过渡层堆焊；
10.步骤5，使用与第一次过渡层堆焊相同的方法进行第二次硬质合金层堆焊，保证足够的车削加工余量；
11.步骤6，第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分进行包裹缓冷；
12.步骤7，轴颈表面堆焊完成后上车床进行车削加工，加工至大于原轴颈1～2mm时停车，对轴颈进行堆焊检验；
13.步骤8，检验合格后根据需求精度和表面粗糙度进行第二次精加工；
14.步骤9，第二次无损检测和硬度检测，合格及完成修复。
15.进一步，所述步骤2车床转速为12r/min，加工深度为6mm。
16.进一步，所述无损检测的检测合格标准为ⅱ级。
17.进一步，所述步骤4中匀速转动的转速为10
‑
12r/min；所述步骤4中对轴颈加工处进行预热的方法是对轴颈加工处用履带式电加热片进行预热，预热温度控制在100
‑
120℃。
18.进一步，所述步骤4中第一次过渡层堆焊的焊接电流为220
‑
240a，焊接电压30
‑
35v。
19.进一步，所述步骤4中多层多道堆焊方式的层间温度控制在80℃。
20.进一步，所述步骤4中第一次过渡层堆焊的堆焊高度≥3mm；所述步骤5中第二次硬质合金层堆焊的堆焊高度为6mm。
21.进一步，所述步骤6第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分进行包裹缓冷的方法是采用高铝针刺毡。
22.一种使用增加轴颈表面硬度的方法的应用，用于旋转体传动轴轴颈的加工。
23.进一步，所述旋转体传动轴包括短轴和细长轴
24.与现有技术相比本发明具有以下优点：
25.本发明在轴类零件轴颈磨损处进行粗加工、检验、一次堆焊、二次堆焊、二次精加工最后再次检验的方法，对轴类零件的轴颈受力处进行局部修复，保证了原材料的金相组织结构，同时加工精度和表面硬度都能达到图纸要求，工艺相对简单，可操作性强，可有效节约成本，提高经济效益。
附图说明
26.图1为轴颈未加工示意图；
27.图2为轴颈初加工检验合格的示意图；
28.图3为轴颈表面堆焊完成的示意图。
具体实施方式
29.实施例1
30.一种增加轴颈表面硬度的方法，包括以下步骤：
31.步骤1，对轴颈打光谱，分析轴颈的材料成分，判断轴颈材质，选用合适的补焊焊材；
32.步骤2，进行第一次初加工，视轴颈磨损情况，控制车床转速，控制加工深度和宽度；
33.步骤3，初加工结束后对加工处进行无损检测，当检测有缺陷时需进一步车削加工，直至缺陷完全消除，当车削深度超过轴颈1/3深度则判定该轴报废；当检测合格确认无缺陷后进行下一步；
34.步骤4，进行补焊，将轴颈安装在专用焊接车床上，保证工件匀速转动下，对轴颈加工处进行预热，再用焊机配合车床旋转，采用多层多道堆焊方式进行第一次过渡层堆焊；
35.步骤5，使用与第一次过渡层堆焊相同的方法进行第二次硬质合金层堆焊，保证足够的车削加工余量；
36.步骤6，第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分进行包裹缓冷；
37.步骤7，轴颈表面堆焊完成后上车床进行车削加工，加工至大于原轴颈1～2mm时停车，对轴颈进行堆焊检验；
38.步骤8，检验合格后根据需求精度和表面粗糙度进行第二次精加工；
39.步骤9，第二次无损检测和硬度检测，合格及完成修复。
40.实施例2
41.一种增加轴颈表面硬度的方法，包括以下步骤：
42.步骤1，对轴颈打光谱，分析轴颈的材料成分，判断轴颈材质，选用合适的补焊焊材；
43.步骤2，进行第一次初加工，视轴颈磨损情况，控制车床转速12r/min，控制加工深度为6mm和宽度；
44.步骤3，初加工结束后对加工处进行无损检测，ⅱ级合格，当检测有缺陷时需进一步车削加工，直至缺陷完全消除，当车削深度超过轴颈1/3深度则判定该轴报废；当检测合格确认无缺陷后进行下一步；
45.步骤4，进行补焊，将轴颈安装在专用焊接车床上，保证工件匀速转动10
‑
12r/min，对轴颈加工处用履带式电加热片进行预热，预热温度控制在100
‑
120℃，再用焊机配合车床旋转，采用多层多道堆焊方式进行第一次过渡层堆焊，焊接电流为220
‑
240a，焊接电压30
‑
35v，层间温度控制在80℃，第一次过渡层堆焊的堆焊高度≥3mm；
46.步骤5，使用与第一次过渡层堆焊相同的方法进行第二次硬质合金层堆焊，第二次硬质合金层堆焊的堆焊高度为6mm，保证足够的车削加工余量；
47.步骤6，第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分采用高铝针刺毡进行包裹缓冷；
48.步骤7，轴颈表面堆焊完成后上车床进行车削加工，加工至大于原轴颈1～2mm时停车，对轴颈进行堆焊检验；
49.步骤8，检验合格后根据需求精度和表面粗糙度进行第二次精加工；
50.步骤9，第二次无损检测和硬度检测，ⅱ级为合格，合格及完成修复。
51.实施例3
52.如图1所示的增加轴颈表面硬度的工艺，本实施例采用德国鲁奇气化炉炉蓖偏心套填料轴，首先对轴颈(φ320)需加工处进行表面清理，去除氧化层及油污，对轴颈进行材料成分分析，材质为：40crnimo。然后上车床进行一次初加工，车床转速控制在12r/min，加工深度控制在6mm左右，宽度视轴颈磨损情况而定，初加工结束后对加工部位进行pt检测，ⅱ级合格。如检验有缺陷需进一步车削加工，直至缺陷完全消除。如果车削深度超过轴颈1/3深度则判定该轴报废；如果检验合格确认无缺陷后则进行下一步工序。
53.如图2所示轴颈初加工检验合格后安装在专用焊接车床上，车床转速控制在10
‑
12r/min，对轴颈加工处用履带式电加热片进行预热，预热温度控制在100
‑
120℃之间，将二氧化碳半自动焊机安装在车床刀架上进行自动旋转焊接，焊材选用tfw
‑
309l,焊接电流220
‑
240a，焊接电压30
‑
35v，层间温度控制在80℃左右，采用多层多道堆焊方式。过渡层堆焊高度不低于3mm，堆焊过渡层后使用相同焊接工艺，用frw
‑
yd507
‑
g焊丝再进行二次硬质合金层堆焊。堆焊高度控制在6mm，保证足够的车削加工余量。二次堆焊结束后用高铝针刺毡对焊接部分进行包裹缓冷。
54.如图3所示轴颈表面堆焊完成后上车床进行车削加工。车床转速12r/min，轴颈尺寸加工至φ321mm时停车，对轴颈进行pt检验，ⅱ级合格。检验合格后再进行精加工，使轴颈尺寸达到φ320
‑
0.20mm；表面光洁度δ1.6。加工完成后对轴颈表面对称四处取样24点，平均硬度分别为486/498/504/511，达到图纸要求尺寸和表面硬度，修复完成。
55.按照上述工艺方法，对我单位鲁奇气化炉炉蓖偏心套填料轴进行修复，在2020年4
月投入使用3台，目前运行正常，达到修复效果。
56.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

技术特征：
1.一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，对轴颈打光谱，分析轴颈的材料成分，判断轴颈材质，选用合适的补焊焊材；步骤2，进行第一次初加工，视轴颈磨损情况，控制车床转速，控制加工深度和宽度；步骤3，初加工结束后对加工处进行无损检测，当检测有缺陷时需进一步车削加工，直至缺陷完全消除，当车削深度超过轴颈1/3深度则判定该轴报废；当检测合格确认无缺陷后进行下一步；步骤4，进行补焊，将轴颈安装在专用焊接车床上，保证工件匀速转动下，对轴颈加工处进行预热，再用焊机配合车床旋转，采用多层多道堆焊方式进行第一次过渡层堆焊；步骤5，使用与第一次过渡层堆焊相同的方法进行第二次硬质合金层堆焊，保证足够的车削加工余量；步骤6，第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分进行包裹缓冷；步骤7，轴颈表面堆焊完成后上车床进行车削加工，加工至大于原轴颈1～2mm时停车，对轴颈进行堆焊检验；步骤8，检验合格后根据需求精度和表面粗糙度进行第二次精加工；步骤9，第二次无损检测和硬度检测，合格及完成修复。2.根据权利要求1所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤2车床转速为12r/min，加工深度为6mm。3.根据权利要求2所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述无损检测的检测合格标准为ⅱ级。4.根据权利要求3所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤4中匀速转动的转速为10
‑
12r/min；所述步骤4中对轴颈加工处进行预热的方法是对轴颈加工处用履带式电加热片进行预热，预热温度控制在100
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120℃。5.根据权利要求4所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤4中第一次过渡层堆焊的焊接电流为220
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240a，焊接电压30
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35v。6.根据权利要求5所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤4中多层多道堆焊方式的层间温度控制在80℃。7.根据权利要求6所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤4中第一次过渡层堆焊的堆焊高度≥3mm；所述步骤5中第二次硬质合金层堆焊的堆焊高度为6mm。8.根据权利要求7所述的一种增加轴颈表面硬度的方法，其特征在于：所述步骤6第二次硬质合金层堆焊结束后对焊接部分进行包裹缓冷的方法是采用高铝针刺毡。9.一种使用权利要求1所述增加轴颈表面硬度的方法的应用，其特征在于：用于旋转体传动轴轴颈的加工。10.根据权利要求9所述的一种增加轴颈表面硬度的方法的应用，其特征在于：所述旋转体传动轴包括短轴和细长轴。
技术总结
本发明公开了一种增加轴颈表面硬度的方法和应用，属于机械及化工机械设备生产技术领域。为了解决现有轴类零件经常磨损，表面硬度不高的问题，本发明在轴类零件轴颈磨损处进行粗加工、检验、一次堆焊、二次堆焊、二次精加工、检验的工艺，对轴类零件的轴颈受力处进行局部修复，保证了原材料的金相组织结构，同时加工精度和表面硬度都能达到图纸要求，工艺相对简单，可操作性强，可有效节约成本，提高经济效益。益。益。


技术研发人员：陈亮 于博 魏文斌 张磊 王强 李安辉 王郁林 刘惠平 黄海燕
受保护的技术使用者：天脊煤化工集团股份有限公司
技术研发日：2021.03.10
技术公布日：2021/6/24