CN114888407B - 大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，包括：选用H2Cr13钢带及SJ325焊剂进行带极堆焊；将柱塞外圆表面划分为多个堆焊区域；将柱塞的待堆焊部位及其周边预热到200～250℃；基于柱塞外圆表面划分的多个堆焊区域，按照从柱塞底部至柱塞端部的堆焊方向间隔进行堆焊，每个堆焊区域执行一次堆焊，焊接电流为870～890A、焊接电压为24～27V、焊接速度为13～15mm/min，堆焊过程中控制层间温度保持在200～250℃；全部焊接区域焊接完成后立即对柱塞进行后热。本发明的工艺方法能有效减小堆焊应力，焊后无须进炉进行消除应力热处理，通过精准控制堆焊参数，堆焊一层H2Cr13即可满足堆焊厚度及表面硬度要求，减少人为因素产生的焊接缺陷，产品质量可靠，焊接效率高，降低生产成本和生产周期。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法。
背景技术
在现有技术中，大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13时，一般采用气体保护焊多层堆焊或普通埋弧焊多层堆焊的方法，堆焊完成后需进炉进行消除应力热处理，生产周期长、效率低、成本高。而且，采用气体保护焊进行堆焊时，受较多的人为因素影响，极易出现堆焊缺陷；采用普通埋弧焊进行堆焊时，因堆焊道数多，各焊道间极易出现搭接不一致，产生堆焊表面高低不平，导致堆焊硬度不均匀，从而影响产品质量。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供了一种大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，该工艺方法包括如下步骤：
步骤1、堆焊材料的准备，选用H2Cr13钢带及SJ325焊剂进行带极堆焊；
步骤2、柱塞预处理，根据柱塞的外形尺寸将柱塞外圆表面划分为多个堆焊区域；
步骤3、柱塞预热，使用托辊支起并转动柱塞，将柱塞的待堆焊部位及其周边预热到200～250℃；
步骤4、对柱塞外圆表面进行分区域间隔堆焊，其中：
基于柱塞外圆表面划分的多个堆焊区域，按照从柱塞底部至柱塞端部的堆焊
方向，间隔进行堆焊，每个堆焊区域执行一次堆焊；
堆焊参数设置为：焊接电流为870～890A、焊接电压为24～27V、焊接速度为13～15mm/min；
在每个堆焊区域进行堆焊时，控制柱塞沿转动方向转动，在沿堆焊方向堆焊
以及沿转动方向转动柱塞的共同作用下，实现周圈螺旋自动堆焊；
堆焊过程中控制层间温度保持在200～250℃，如温度低于200℃，及时加热柱塞，如温度高于250℃，将柱塞自然冷却至200～250℃后继续焊接；
步骤5、堆焊完成后的后热，全部焊接区域焊接完成后立即对柱塞进行后热，将柱塞加热至300-350℃，然后保温6小时，将堆焊的H2Cr13完全转变为马氏体。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤2中，堆焊区域的数量根据自柱塞底部至柱塞端部的尺寸确定，自柱塞底部至柱塞端部的尺寸越大，堆焊区域的数量越多。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，柱塞外圆表面上从柱塞底部到柱塞端部顺序划分为第一堆焊区域、第四堆焊区域、第二堆焊区域、第五堆焊区域、第三堆焊区域，其中，第四堆焊区域处于第一堆焊区域和第二堆焊区域之间、第五堆焊区域处于第二堆焊区域和第三堆焊区域之间，并且每个堆焊区域的长度设置为300～800mm。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤4中，按照第一堆焊区域、第二堆焊区域、第三堆焊区域、第四堆焊区域、第五堆焊区域的顺序进行分区域间隔堆焊。
进一步地，上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤6：将柱塞冷却至室温后，对柱塞外圆表面进行车削或磨削加工。
进一步地，上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤7：对加工后的柱塞外圆表面进行磁粉探伤检查，无任何焊接缺陷为合格。
进一步地，上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤8：对柱塞的堆焊表面进行硬度检查，满足洛氏硬度HRC43～48为合格。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤1中，H2Cr13钢带的规格为0.5×60mm。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤1中，对H2Cr13钢带进行清除油锈毛刺预处理，对SJ325焊剂经350℃烘干1～2小时；在步骤2中，对柱塞进行清除油锈毛刺处理。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤3中，柱塞预热时，将柱塞的待堆焊部位及所述待堆焊部位周边150mm范围内的部分预热到200～250℃。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤4中，柱塞外圆表面的堆焊连续进行，中断焊接时，将层间温度保持在200～250℃后继续焊接。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，采用火焰加热的方式对柱塞进行加热。
进一步地，在上述大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，柱塞的材质为35钢。
本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法具有如下优点和有益效果：
对柱塞外圆表面进行分区域间隔堆焊，完成后立即进行后热，有效减小堆焊应力，焊后无须进炉进行消除应力热处理，显著降低生产周期和生产成本，提高焊接效率；
通过精准控制堆焊参数，堆焊一层H2Cr13即可满足堆焊厚度4mm及加工后表面硬度HRC43～48的要求，有效避免堆焊过渡层，进一步降低生产成本和生产周期；
使用H2Cr13钢带及SJ325焊剂进行带极自动堆焊，进一步提高了焊接效率，并且最大程度减少人为因素产生的各种焊接缺陷，产品质量可靠。
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。在附图中：
图1是本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中采用的柱塞堆焊区域划分及堆焊顺序的示意图；
图2是图1的侧视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
如图1和图2所示，本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法包括如下步骤：
步骤1、堆焊材料的准备。选用规格为0.5×60mm的H2Cr13钢带20及SJ325焊剂进行带极堆焊。
步骤2、柱塞预处理。根据柱塞10的外形尺寸将柱塞外圆表面划分为多个堆焊区域。
步骤3、柱塞预热。使用托辊支起并转动柱塞，将柱塞的待堆焊部位及其周边预热到200～250℃，预热过程中尽可能转动柱塞及采用预热保温的方法保证柱塞周圈预热均匀一致。
步骤4、对柱塞外圆表面进行分区域间隔堆焊。基于柱塞外圆表面划分的多个堆焊区域，按照从柱塞底部至柱塞端部的堆焊方向A，间隔进行堆焊，每个堆焊区域执行一次堆焊；堆焊参数设置为：焊接电流为870～890A、焊接电压为24～27V、焊接速度为13～15mm/min；在每个堆焊区域进行堆焊时，沿转动方向B控制柱塞转动，由此在沿堆焊方向A堆焊以及沿转动方向B转动柱塞的共同作用下，实现周圈螺旋自动堆焊；堆焊过程中控制层间温度保持在200～250℃，如温度低于200℃，及时加热柱塞，如温度高于250℃，将柱塞自然冷却至200～250℃后继续焊接；柱塞外圆表面的堆焊连续进行，遇到更换钢带、更换堆焊区域等必须中断焊接的情况时，需将层间温度保持在200～250℃后继续焊接。
步骤5、堆焊完成后的后热。全部焊接区域焊接完成后立即对柱塞进行后热，将柱塞加热至300-350℃，然后保温6小时，保证堆焊的H2Cr13完全转变为马氏体。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤1中，对H2Cr13钢带进行清除油锈毛刺等预处理，对SJ325焊剂经350℃烘干1～2小时。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤2中，对柱塞10进行清除油锈毛刺等处理。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤2中，堆焊区域的数量根据自柱塞底部11至柱塞端部12的尺寸确定，自柱塞底部11至柱塞端部12的尺寸越大，堆焊区域的数量越多。
优选地，柱塞外圆表面上从柱塞底部到柱塞端部顺序划分为第一堆焊区域1、第四堆焊区域4、第二堆焊区域2、第五堆焊区域5、第三堆焊区域3，其中，第四堆焊区域4处于第一堆焊区域1和第二堆焊区域2之间、第五堆焊区域5处于第二堆焊区域2和第三堆焊区域3之间，并且每个堆焊区域的长度设置为300～800mm。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤3中，柱塞预热时，将柱塞的待堆焊部位及该部位周边150mm范围内的部分预热到200～250℃。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，在步骤4中，按照第一堆焊区域1、第二堆焊区域2、第三堆焊区域3、第四堆焊区域4、第五堆焊区域5的顺序进行分区域间隔堆焊。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，采用火焰加热的方式来对柱塞进行加热。
作为一种具体实施方式，在本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法中，柱塞的材质为35钢。
作为一种具体实施方式，本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤6：将柱塞冷却至室温后，对柱塞外圆表面进行车削或磨削加工。
作为一种具体实施方式，本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤7：对加工后的柱塞外圆表面进行磁粉探伤检查，无任何焊接缺陷为合格。
作为一种具体实施方式，本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法还包括步骤8：对柱塞的堆焊表面进行硬度检查，满足洛氏硬度HRC43～48为合格。
经实际测试，利用本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，堆焊一层H2Cr13即可保证堆焊层厚度不小于4mm，柱塞外圆表面经加工后保留堆焊层2-3mm时，柱塞的堆焊表面硬度为HRC 44～45，满足加工后柱塞外圆表面硬度HRC43～48的使用要求。
综上所述，与现有技术相比，本发明的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法具有如下优点和有益效果：
1、对柱塞外圆表面进行分区域间隔堆焊，完成后立即进行后热，有效减小堆焊应力，焊后无须进炉进行消除应力热处理，显著降低生产周期和生产成本，提高焊接效率。
2、通过精准控制堆焊参数，堆焊一层H2Cr13即可满足堆焊厚度4mm及加工后表面硬度HRC43～48的要求，有效避免堆焊过渡层，进一步降低生产成本和生产周期。
3、使用H2Cr13钢带及SJ325焊剂进行带极自动堆焊，进一步提高了焊接效率，并且最大程度减少人为因素产生的各种焊接缺陷，产品质量可靠。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，除另有说明外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括如下步骤：
步骤1、堆焊材料的准备，选用H2Cr13钢带及SJ325焊剂进行带极堆焊；
步骤2、柱塞预处理，根据柱塞的外形尺寸将柱塞外圆表面划分为多个堆焊区域；
步骤3、柱塞预热，使用托辊支起并转动柱塞，将柱塞的待堆焊部位及其周边预热到200～250℃；
步骤4、对柱塞外圆表面进行分区域间隔堆焊，其中：
基于柱塞外圆表面划分的多个堆焊区域，按照从柱塞底部至柱塞端部的堆焊方向，间隔进行堆焊，每个堆焊区域执行一次堆焊；
堆焊参数设置为：焊接电流为870～890A、焊接电压为24～27V、焊接速度为13～15mm/min；
在每个堆焊区域进行堆焊时，控制柱塞沿转动方向转动，在沿堆焊方向堆焊以及沿转动方向转动柱塞的共同作用下，实现周圈螺旋自动堆焊；
堆焊过程中控制层间温度保持在200～250℃，如温度低于200℃，及时加热柱塞，如温度高于250℃，将柱塞自然冷却至200～250℃后继续焊接；
步骤5、堆焊完成后的后热，全部焊接区域焊接完成后立即对柱塞进行后热，将柱塞加热至300-350℃，然后保温6小时，将堆焊的H2Cr13完全转变为马氏体。
2.根据权利要求1所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，在步骤2中，堆焊区域的数量根据自柱塞底部至柱塞端部的尺寸确定，自柱塞底部至柱塞端部的尺寸越大，堆焊区域的数量越多。
3.根据权利要求2所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，柱塞外圆表面上从柱塞底部到柱塞端部顺序划分为第一堆焊区域、第四堆焊区域、第二堆焊区域、第五堆焊区域、第三堆焊区域，其中，第四堆焊区域处于第一堆焊区域和第二堆焊区域之间、第五堆焊区域处于第二堆焊区域和第三堆焊区域之间，并且每个堆焊区域的长度设置为300～800mm。
4.根据权利要求3所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，在步骤4中，按照第一堆焊区域、第二堆焊区域、第三堆焊区域、第四堆焊区域、第五堆焊区域的顺序进行分区域间隔堆焊。
5.根据权利要求1所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法还包括步骤6：将柱塞冷却至室温后，对柱塞外圆表面进行车削或磨削加工。
6.根据权利要求5所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法还包括步骤7：对加工后的柱塞外圆表面进行磁粉探伤检查，无任何焊接缺陷为合格。
7.根据权利要求6所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，还包括步骤8：对柱塞的堆焊表面进行硬度检查，满足洛氏硬度HRC43～48为合格。
8.根据权利要求1所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，在步骤1中，H2Cr13钢带的规格为0.5×60mm。
9.根据权利要求1所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，在步骤1中，对H2Cr13钢带进行清除油锈毛刺预处理，对SJ325焊剂经350℃烘干1～2小时；在步骤2中，对柱塞进行清除油锈毛刺处理。
10.根据权利要求1所述的大型柱塞外圆表面堆焊H2Cr13的工艺方法，其特征在于，在步骤3中，柱塞预热时，将柱塞的待堆焊部位及所述待堆焊部位周边150mm范围内的部分预热到200～250℃。
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