CN104526252A - 利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法及金属管件 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种利用内圆感应器恢复金属管件内孔尺寸的方法及金属管件，通过电磁感应将金属管件局部依次均匀加热，并在管件外壁喷淋冷却液，解决现有技术中局部依次灼烧技术手段易导致工件表面晶相变质，进而使耐腐、耐磨及耐压性能均低于国家技术标准的技术问题。步骤如下：固定金属管件、固定内圆感应器、启动内圆感应器、驱动旋转卡盘匀速回转、水平轴向进给、冷却液喷淋、冷却和珩磨。本发明利用金属管件与位于其内孔的内圆感应器的相对回转，在金属管件内部营造出局部沿回转轴线均匀分布的加热温度场，利用电磁感应加热的稳定与效果的均一性达到对金属管件局部依次均匀加热的技术效果，待金属管喷水骤冷后既取得将其内孔尺寸缩小的技术效果。

Description

利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法及金属管件
技术领域
本发明涉及内孔胀缩修复技术领域，具体涉及一种利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法及金属管件。
背景技术
液压油缸在使用过程中常由于受高压后发生不可恢复的弹性膨胀造成密封失效的故障，直接影响到设备的使用性能与工作效率，严重时造成液压油缸报废失效。现有技术中，对液压油缸内径的修复大多采用高温灼烧法、电镀的方法或激光熔复的方法。高温灼烧法，利用金属自身的热胀冷缩的性能，将液压油缸的内孔尺寸恢复至其成品时的尺寸或与其成品尺寸相接近的内孔尺寸，但高温灼烧法若采用整体灼烧易导致液压油缸金属表面晶相发生变质，进而使修复后的液压油缸的耐腐、耐磨和耐压性能均低于国家标准，严重时甚至产生工件报废的技术问题，进而导致修复成功率过低；电镀修复存在着脱层、起包及环境污染等缺陷，目前在大部分省市考虑到环境保护的需要，该修复方法已被严令禁止；而激光熔覆则存在以下三个难题：1、不能大面积表面熔覆；2、激光熔覆的开裂与裂纹；3、激光熔覆组织不均性，特别是涨缸更是难以解决的问题。
图1所示，现有技术中的内圆感应器，包括感应杆、中空的感应圈2以及连接在感应杆第一端的底座3，其中，感应杆由同圆心设置且直径依次减小的外层圆管1-1、中间圆管1-2和内层圆管1-3构成，内层圆管1-3和中间圆管1-2之间填充有绝缘材料7，中间圆管1-2与外层圆管1-1之间留有间隙；感应杆上设置有进水管4和出水管5，进水管4的一端伸入内层圆管1-3，另一端伸出外层圆管1-1；出水管5的一端伸入中间圆管1-2与外层圆管1-1之间的间隙，另一端伸出外层圆管1-1；感应杆在靠近其第二端处连接有导水管6，导水管6的一端伸入中间圆管1-2与外层圆管1-1之间的间隙；感应圈2的一端与内层圆管1-3相连，另一端与导水管6相连；感应圈与内层圆管1-3以及导水管6之间的连接为可拆卸连接；外层圆管1-1、中间圆1-2管和内层圆管1-3的直径依次为45mm、35mm和25mm；外层圆管1-1、中间圆1-2管和内层圆管1-3均为铜管；绝缘材料为玻璃纤维带。利用上述内圆感应器可起到将工件内孔局部加热的技术效果。
因此，研发一种修复金属管件内径尺寸的工艺，即能防止工件变形、开裂，又能取得均匀恢复工件内孔尺寸的技术效果，还能同步恢复管件表面金属组织的晶相结构成为一种必需。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种利用内圆感应器恢复金属管件内孔尺寸的方法，通过电磁感应将金属管件局部依次均匀加热，并在金属管件外壁喷淋冷却液，解决现有技术中恢复金属管件内径尺寸时采用局部依次灼烧技术手段时导致的，工件表面晶相结构易被破坏，恢复尺寸后耐腐、耐磨及耐压性能均低于国家标准的技术问题。
为此，本发明提供一种利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，所述方法分为如下步骤：
固定金属管件：将所述金属管件紧固在旋转卡盘上，并调整其位置，使金属管件的待修复内孔的轴线与所述旋转卡盘的回转轴线重合；
固定内圆感应器：将内圆感应器的感应圈边缘距所述待修复内孔的孔壁调整为10～30mm，并将所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口或伸入所述待修复内孔的孔底；
启动内圆感应器：向所述内圆感应器的进水管通入循环冷却水，并将所述内圆感应器的底座接通高频交流电源；
驱动旋转卡盘匀速回转：所述旋转卡盘的回转速度为每分钟20～30转；
水平轴向进给：驱动匀速回转的所述旋转卡盘或所述内圆感应器，沿所述旋转卡盘回转轴线的方向，以1～5cm/分钟的速度做直线进给；当所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口时，进给方向为使所述感应圈***所述待修复内孔，当所述感应圈伸入所述待修复内孔的孔底时，进给方向为使所述感应圈从所述待修复内孔中抽出；
冷却液喷淋：利用喷头在所述金属管件的加热处的外壁喷洒冷却液；喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方5～15cm处，直至所述感应圈***所述待修复内孔的孔底或从所述待修复内孔的孔内抽出时喷淋结束；
冷却：将所述金属管件自然冷却至室温；
珩磨：将所述金属管件的内孔珩磨至成品时的尺寸。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述直线进给的速度为2cm/分钟。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方10cm处。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述冷却液为水。
根据本发明的一个实施方式，其中，当所述金属管件为液压油缸时，所述内圆感应器对所述液压油缸的内孔孔壁局部依次加热温度为：600～900℃。
为此，本发明提供一种金属管件，所述金属管件的内孔孔径经如前所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法恢复。
本发明利用金属管件与位于其内孔的内圆感应器的相对回转，在金属管件内部营造出局部沿回转轴线均匀分布的加热温度场，利用电磁感应加热的稳定与效果的均一性达到对金属管件局部依次均匀加热的技术效果，待金属管骤冷后既能取得将其内孔尺寸缩小的技术效果；进一步的，本发明将内圆感应器的感应圈边缘距所述待修复内孔的孔壁调整为10～30mm，避免在产生相对回转时发生电弧效应损坏设备；进一步的，本发明将旋转卡盘的回转速度为每分钟20～30转，利用对回转速度的调整起到获得不同收缩比率的技术效果；进一步的，本发明金属管件与感应圈的轴向进给速度为1～5cm/分钟，利用进给速度的不同进一步实现获得不同收缩比率的技术效果，进给速度越快，获得的收缩比就越大，通过有限次实验即可获得针对性的最佳进给速度，使珩磨时的珩磨量达到最少，进而提高作业效率；此外，由于本发明采用在加热位置的后方5～15cm处喷洒冷却液，能够起到使加热部位同步骤冷，进而促进管壁收缩，并对管壁实现淬火热处理的技术效果，更进一步改善金属管壁的表面强度，恢复待修复金属管件的表面晶相，将金属管件的耐腐、耐磨及耐压性能均恢复至国家标准，延长修复后的金属管的使用寿命；同时，由于冷却水的喷洒与热场分布均具有保持状态恒定的稳定性，故在依次均匀进给修复的过程中能够达到均匀恢复内径的技术效果；进一步的，本发明在将金属管件自然冷却至室温后采用珩磨工艺将金属管件的内孔珩磨至成品时的尺寸，在恢复成品尺寸的同时，使修复后的孔壁的光洁度得到进一步的提高。
进一步的，在液压油缸的修复工艺中，最佳直线进给速度适宜设定为2cm/分钟。
进一步的，在液压油缸的修复工艺中，喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，的最佳位置始终位于加热位置的后方10cm处。
进一步的，在修复液压缸内孔尺寸时，内圆感应器对液压油缸的内孔孔壁局部依次加热温度为：600～900℃，既不会使待修复液压油缸的金属表面晶相发生变质，又有利于改善并恢复其表面晶相，在得到同步冷却淬火后，表面晶相得到进一步的调质，不仅使液压油缸的内孔尺寸得到恢复，其表面耐磨耐腐性能，以及整体耐压性能均能达到甚至超过国家标准,使金属管件的表面硬度达到240～280HB。
进一步的，依照本发明上述方法修复的金属管件，由于经过了表面淬火热处理，其结构强度较新出厂时的成品得到进一步提升，其内孔尺寸达到新出厂时的成品标准，其表面晶相得到恢复与改善，进而耐腐、耐磨及耐压性能均达到甚至超过国家标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中内圆感应器结构示意图；
图2为本发明利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法的操作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
不失一般性，图2所示，本发明提供一种利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，所述方法分为如下步骤：
固定金属管件：将所述金属管件紧固在旋转卡盘上，并调整其位置，使金属管件的待修复内孔的轴线与所述旋转卡盘的回转轴线重合；为了取得最佳固定效果，可在旋转卡盘上安装特制夹具；
固定内圆感应器：将内圆感应器的感应圈边缘距所述待修复内孔的孔壁调整为10～30mm，并将所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口或伸入所述待修复内孔的孔底；在液压油缸的内径尺寸修复中通常选择将所述感应圈伸入所述待修复内孔的孔底；
启动内圆感应器：向所述内圆感应器的进水管通入循环冷却水，并将所述内圆感应器的底座接通高频交流电源；
驱动旋转卡盘匀速回转：所述旋转卡盘的回转速度为每分钟20～30转；具体转速的选择可依据实际需要作出最佳选择，在其余操作均相同的前提下，不同的转速对应着不同的收缩率，进而得到的修复后的内径尺寸也不相同，为了取得珩磨时的加工量最小的技术效果，还需在作出有限次试验后得出与相应工件相适配的最佳转速。
水平轴向进给：驱动匀速回转的所述旋转卡盘或所述内圆感应器，沿所述旋转卡盘回转轴线的方向，以1～5cm/分钟的速度做直线进给；当所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口时，进给方向为使所述感应圈***所述待修复内孔，当所述感应圈伸入所述待修复内孔的孔底时，进给方向为使所述感应圈从所述待修复内孔中抽出；具体操作时可依据加工床体的结构作出选择，当旋转卡盘与加工床体为固定式结构不具备轴向进给能力时，可利用丝杠驱动内圆感应器沿水平轴向进给；当旋转卡盘与加工床体为活动式结构时，可将内圆感应器固定，利用丝杠驱动旋转卡盘沿水平轴向进给；
冷却液喷淋：利用喷头在所述金属管件的加热处的外壁喷洒冷却液；喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方5～15cm处，直至所述感应圈***所述待修复内孔的孔底或从所述待修复内孔的孔内抽出时喷淋结束；冷却液的喷洒在达成局部冷却收缩的技术效果的同时还能起到局部淬火的技术效果，有利于提高液压缸表面的结构强度，进一步延长其使用寿命，更耐膨胀，不易发生变形；
冷却：将所述金属管件自然冷却至室温；
珩磨：将所述金属管件的内孔珩磨至成品时的尺寸。
进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，直线进给的速度为2cm/分钟，满足现有技术中大部分液压油缸的修复需要。
进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方10cm处，满足现有技术中大部分液压油缸的修复需要。
进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，冷却液为液态水，经济实用，使用成本低，冷却效果好。
进一步的，在本实施例的一个优选技术方案中，当所述金属管件为液压油缸时，所述内圆感应器对所述液压油缸的内孔孔壁局部依次加热温度为：600～900℃，既不会使待修复液压油缸的金属表面晶相发生变质，又有利于改善并恢复其表面晶相，在得到同步冷却淬火后，表面晶相得到进一步的调质，不仅使液压油缸的内孔尺寸得到恢复，其表面耐磨耐腐性能，以及整体耐压性能均能达到甚至超过国家标准，使金属管件的表面硬度达到240～280HB。
进一步的，本发明还提供一种金属管件，该金属管件的内孔孔径经如前所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法恢复，依照上述技术方案修复的金属管件相比其新出厂的成品具有更优的抗压耐形变的技术参数，不仅起到了废物利用的技术效果，其使用寿命相比现有技术中新出厂的成品得到进一步的延长。由于经过了表面淬火热处理，其结构强度较新出厂时的成品得到进一步提升，其内孔尺寸达到新出厂时的成品标准，其表面晶相得到恢复与改善，进而耐腐、耐磨及耐压性能均达到甚至超过国家标准。
需要说明的是，为了将内径收缩后的金属管件的内径尺寸加工至其出厂时的内径尺寸，所选用的加工工艺不限于珩磨，为达到同样技术效果而采用的技术手段均落入本发明的保护范围。
此外，旋转卡盘与内圆感应器的相对回转关系也不受限制，在结构设置允许的前提下，将旋转卡盘设置为静态，让内圆感应器在其内孔里回转这一运动形式也应落入本发明的保护范围。
进一步的，由于本发明内圆感应器及与其相连接的相关设备均为现有技术，故上述设备的相关结构在此不再赘述。
以上发明仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，所述方法分为如下步骤：
固定金属管件：将所述金属管件紧固在旋转卡盘上，并调整其位置，使金属管件的待修复内孔的轴线与所述旋转卡盘的回转轴线重合；
固定内圆感应器：将内圆感应器的感应圈边缘距所述待修复内孔的孔壁调整为10～30mm，并将所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口或伸入所述待修复内孔的孔底；
启动内圆感应器：向所述内圆感应器的进水管通入循环冷却水，并将所述内圆感应器的底座接通高频交流电源；
驱动旋转卡盘匀速回转：所述旋转卡盘的回转速度为每分钟20～30转；
水平轴向进给：驱动匀速回转的所述旋转卡盘或所述内圆感应器，沿所述旋转卡盘回转轴线的方向，以1～5cm/分钟的速度做直线进给；当所述感应圈置于所述待修复内孔的孔口时，进给方向为使所述感应圈***所述待修复内孔，当所述感应圈伸入所述待修复内孔的孔底时，进给方向为使所述感应圈从所述待修复内孔中抽出；
冷却液喷淋：利用喷头在所述金属管件的加热处的外壁喷洒冷却液；喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方5～15cm处，直至所述感应圈***所述待修复内孔的孔底或从所述待修复内孔的孔内抽出时喷淋结束；
冷却：将所述金属管件自然冷却至室温；
珩磨：将所述金属管件的内孔珩磨至成品时的尺寸。
2.根据权利要求1所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，其特征在于，所述直线进给的速度为2cm/分钟。
3.根据权利要求1所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，其特征在于，所述喷淋位置相对于所述旋转卡盘的进给方向，始终位于加热位置的后方10cm处。
4.根据权利要求1～3项中任一项所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，其特征在于，所述冷却液为水。
5.根据权利要求1所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法，其特征在于，当所述金属管件为液压油缸时，所述内圆感应器对所述液压油缸的内孔孔壁局部依次加热温度为：600～900℃。
6.一种金属管件，所述金属管件的内孔孔径经权利要求1～5项任一项所述的利用内圆感应器恢复金属管件内径尺寸的方法恢复。
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