CN108588705A - 氮化工件的修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氮化工件的修复工艺，包括如下步骤：将待修复的工件进行清洗，晾干后对工件待修复部位进行车削，以清除待修复部位表面的氮化层；对工件车削后的部位进行PT探伤，检查此处是否存在裂纹或气孔；对工件进行预热；将预热后的工件置于机床上，将工件车削部位的两端部亦即靠近工件留有氮化层部位处各熔覆一道过渡层，所述过渡层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且过渡层与留有的氮化层相接触；对工件车削部位的中间部分熔覆一层修复层，所述修复层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且修复层的两端覆盖于过渡层表面；缓慢冷却工件直至室温，从而使工件的待修复部位被过渡层和修复层覆盖。采用本工艺修复后的工件不会产生裂纹。

Description

氮化工件的修复工艺
技术领域
本发明涉及修复工艺，具体涉及一种用于工件氮化层的修复工艺。
背景技术
传动轴在各行各业中的应用及其广泛，在使用过程中为了进一步提供传动轴的耐磨、耐高温等性能，常常对传动轴表面进行氮化处理，使其表面形成一层氮化层。氮化处理，是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。但其脆性极高的表面无法承受各种金属的撞击，当撞击产生损坏时一般采用电镀等方式进行修复，但是容易产生裂纹、脱壳、结合力差等缺陷。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种氮化工件的修复工艺，该工艺能够将工件被损坏的氮化层进行修复，并能够改善其表面的使用性能。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种氮化工件的修复工艺，包括如下步骤：
步骤一：将待修复的工件进行清洗，晾干后对工件待修复部位进行车削，以清除待修复部位表面的氮化层；
步骤二：对工件车削后的部位进行PT探伤，检查此处是否存在裂纹或气孔，如存在则重复步骤一，如无则进入下一工序；
步骤三：对工件进行预热，预热温度为190-210℃；
步骤四：将预热后的工件置于机床上，将工件车削部位的两端部亦即靠近工件留有氮化层部位处各熔覆一道过渡层，所述过渡层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且过渡层与留有的氮化层相接触；
步骤五：对工件车削部位的中间部分熔覆一层修复层，所述修复层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且修复层的两端覆盖于过渡层表面；
步骤六：缓慢冷却工件直至室温，从而使工件的待修复部位被过渡层和修复层覆盖。
优选地，所述工件为传动轴，所述传动轴的材质为40CrNiMoA，传动轴表面进行了氮化处理，其表面的硬度为560-580HV。
优选地，所述激光器为3000W DILAS半导体激光器，在步骤四和步骤五中激光器的工作参数为：功率1900W、行走速度8mm/s、光斑5mm、焦距400mm。
优选地，所述过渡层的材质为Ni625粉末，所述修复层的材质为铁基50粉、钴基高温合金stellite6、钴基高温合金stellite12中的任一种。
优选地，每道过渡层的宽度为4-6mm、厚度为0.9-1.2mm，所述修复层的厚度为0.9-1.2mm。
优选地，每道过渡层的宽度为5mm、厚度为1mm，所述修复层的厚度为1mm。
优选地，在步骤一中，车削后的工件采用角磨机对车削部位进行进一步的打磨。
优选地，在步骤三中，将工件置于高温炉中进行预热，预热时间为100-150min。
优选地，在步骤四中，所述机床为FANUC六轴机器人附加旋转轴机床，具体的操作为：将工件的一端用机器人附加旋转轴的爪盘夹住，另一端用机床的顶锥顶住，并采用百分表测量工件的跳动，保证旋转时工件待修复部位的跳动在0.2mm以内，从而保证修复过程中的稳定性。
优选地，在步骤五中，每道过渡层被修复层覆盖的宽度占整个过渡层宽度的一半，在步骤六中，采用保温棉将修复后的工件包覆以确保工件能够缓慢地冷却。
本发明的有益效果是：
1.本修复工艺在对工件损伤部位进行修复时，首先通过激光器在工件车削部位的两端靠近留有的氮化层处各熔覆一道过渡层，所述过渡层采用Ni625粉末，Ni625粉末具有塑性高、耐腐蚀、耐高温的特点，因此作为修复区域的过渡层能够与氮化层很好的结合，不会产生裂纹等不良；然后在两道过渡层之间熔覆一层修复层，修复层采用铁基粉，铁基粉末具有高硬度、高抗腐蚀以及高耐磨性能，因此将其作为修复层以保证修复后的工件原本的使用性能；所以铁基粉并不直接与工件中留有的氮化层相结合，确保工件修复部分不会产生裂纹；
2.工件原有氮化层的硬度为570HV左右，而采用铁基粉修复后的工件，其修复层的硬度在600-620HV之间，因此采用本修复工艺修复后的工件可以完全恢复并小幅提高了工件原有的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述的一种氮化工件的修复工艺，包括如下步骤：
步骤一：将待修复的工件进行清洗，晾干后对工件待修复部位进行车削，以清除待修复部位表面的氮化层；
步骤二：对工件车削后的部位进行PT探伤，检查此处是否存在裂纹或气孔，如存在则重复步骤一，如无则进入下一工序；通过此道工序来确保修复前工艺损伤部位处(即待修复部位)的氮化层被完全去除，从而提高修复工件的良率；
步骤三：对工件进行预热，预热温度为190-210℃；
步骤四：将预热后的工件置于机床上，将工件车削部位的两端部亦即靠近工件留有氮化层部位处各熔覆一道过渡层，所述过渡层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且过渡层与留有的氮化层相接触；工件上共熔覆两道过渡层，两道过渡层都与靠近其的氮化层相重叠，以确保修复后的工件表面没有任何裸露部位；
步骤五：对工件车削部位的中间部分熔覆一层修复层，所述修复层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且修复层的两端覆盖于过渡层表面；因此，修复层并不直接与工件上的氮化层相接触，而是通过过渡层与氮化层相接触，从而保证了修复后的工件与氮化层接触的地方不会出现裂纹；
步骤六：缓慢冷却工件直至室温，从而使工件的待修复部位被过渡层和修复层覆盖；对修复后的工件进行PT探伤，检查发现修复部位不存在任何裂纹或气孔等缺陷，通过此工艺对工件进行修复的合格率达到100％，对修复部位进行硬度检测，硬度可达600-620HV，因此确保了工件原本的使用性能。
其中，待修复工件可为传动轴，所述传动轴的材质为40CrNiMoA，传动轴表面进行了氮化处理，其表面的硬度为560-580HV。所述激光器为3000W DILAS半导体激光器，在步骤四和步骤五中激光器的工作参数为：功率1900W、行走速度8mm/s、光斑5mm、焦距400mm。所述过渡层的材质为Ni625粉末，所述修复层的材质为铁基50粉、钴基高温合金stellite6、钴基高温合金stellite12中的任一种。Ni625粉末具有塑性高、耐腐蚀、耐高温的特点，因此作为氮化区域修复的过渡层能够与氮化层很好的结合，不会产生裂纹等不良；而铁基粉末具有高硬度、高抗腐蚀以及高耐磨性能，因此将其作为修复层以保证修复后的工件原本的使用性能。根据工件的使用性能还可以将修复层采用抗耐磨、抗腐蚀的钴基高温合金stellite6、stellite12等等。
较佳地，每道过渡层的宽度为4-6mm、厚度为0.9-1.2mm，所述修复层的厚度为0.9-1.2mm，更佳地，每道过渡层的宽度为5mm、厚度为1mm，所述修复层的厚度为1mm。修复层的宽度以实际需要修复部位的宽度为准，修复层的两端分别覆盖住过渡层，在本实施例中每道过渡层被修复层覆盖住2.5mm宽度。
较佳地，在步骤一中，车削后的工件采用角磨机对车削部位进行进一步的打磨，对于车削后较深的部位再通过打磨机打磨以便彻底清除氮化层。在步骤三中，将工件置于高温炉中进行预热，预热时间为100-150min，更佳地，预热时间为120min,以此来减少工件本身的内应力以及加工过程的热应力。在步骤四中，所述机床为FANUC六轴机器人附加旋转轴机床，具体的操作为：将工件的一端用机器人附加旋转轴的爪盘夹住，另一端用机床的顶锥顶住，并采用百分表测量工件的跳动，保证旋转时工件待修复部位的跳动在0.2mm以内，从而保证修复过程中的稳定性。在步骤五中，每道过渡层被修复层覆盖的宽度占整个过渡层宽度的一半，在步骤六中，采用保温棉将修复后的工件包覆以确保工件能够缓慢地冷却。
实施例1：本实施例中待修复工件为传动轴，传动轴的表面具有一层氮化层：
1)车削工艺：将传动轴损伤部位的氮化层车削掉，而其余部位的氮化层保留，并通过PT探伤来检查工件车削处是否存在裂纹或气孔等缺陷；
2)预热工艺：如果没有以上缺陷则将工件置于200℃恒温箱中保温两个小时；
3)修复工艺：首先通过激光器在工件车削部位的两端靠近留有的氮化层处各熔覆一道过渡层，每道过渡层的宽度为4mm、厚度为0.9mm,接着在两道过渡层之间熔覆一层修复层，修复层的厚度为0.9mm，且修复层两端覆盖住2mm宽度的过渡层；最后将工件缓慢冷却至室温即可。
实施例2：与实施例1不同之处在于，每道过渡层的宽度为5mm、厚度为1mm,修复层的厚度为1mm，且修复层两端覆盖住2.5mm宽度的过渡层；
实施例3：与实施例1不同之处在于，每道过渡层的宽度为6mm、厚度为1.2mm,修复层的厚度为1.2mm，且修复层两端覆盖住3mm宽度的过渡层。
检测：对实施例1、2和3修复后的传动轴都进行了PT探伤和硬度检测，实施例中修复后的工件都不存在裂纹、气孔等缺陷，且实施例1、2、3的硬度分别为605HV、612HV、618HV。由此可见，通过本修复工艺修复后的传动轴在保证了其原有的使用功能的基础上，没有任何裂纹、脱壳等不良缺陷的产生，因此本修复工艺具有较强的实用性。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种氮化工件的修复工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将待修复的工件进行清洗，晾干后对工件待修复部位进行车削，以清除待修复部位表面的氮化层；
步骤二：对工件车削后的部位进行PT探伤，检查此处是否存在裂纹或气孔，如存在则重复步骤一，如无则进入下一工序；
步骤三：对工件进行预热，预热温度为190-210℃；
步骤四：将预热后的工件置于机床上，将工件车削部位的两端部亦即靠近工件留有氮化层部位处各熔覆一道过渡层，所述过渡层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且过渡层与留有的氮化层相接触；
步骤五：对工件车削部位的中间部分熔覆一层修复层，所述修复层通过激光器熔融喷覆于工件表面，且修复层的两端覆盖于过渡层表面；
步骤六：缓慢冷却工件直至室温，从而使工件的待修复部位被过渡层和修复层覆盖。
2.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：所述工件为传动轴，所述传动轴的材质为40CrNiMoA，传动轴表面进行了氮化处理，其表面的硬度为560-580HV。
3.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：所述激光器为3000WDILAS半导体激光器，在步骤四和步骤五中激光器的工作参数为：功率1900W、行走速度8mm/s、光斑5mm、焦距400mm。
4.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：所述过渡层的材质为Ni625粉末，所述修复层的材质为铁基50粉、钴基高温合金stellite6、钴基高温合金stellite12中的任一种。
5.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：每道过渡层的宽度为4-6mm、厚度为0.9-1.2mm，所述修复层的厚度为0.9-1.2mm。
6.根据权利要求5所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：每道过渡层的宽度为5mm、厚度为1mm，所述修复层的厚度为1mm。
7.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：在步骤一中，车削后的工件采用角磨机对车削部位进行进一步的打磨。
8.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：在步骤三中，将工件置于高温炉中进行预热，预热时间为100-150min。
9.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：在步骤四中，所述机床为FANUC六轴机器人附加旋转轴机床，具体的操作为：将工件的一端用机器人附加旋转轴的爪盘夹住，另一端用机床的顶锥顶住，并采用百分表测量工件的跳动，保证旋转时工件待修复部位的跳动在0.2mm以内，从而保证修复过程中的稳定性。
10.根据权利要求1所述的氮化工件的修复工艺，其特征在于：在步骤五中，每道过渡层被修复层覆盖的宽度占整个过渡层宽度的一半，在步骤六中，采用保温棉将修复后的工件包覆以确保工件能够缓慢地冷却。
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