CN1851033A - 球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其工艺步骤如下：采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，对球墨铸铁基体进行火焰烘烤；对球墨铸铁基体进行除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；对球墨铸铁基体进行喷砂；对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层；对喷涂后的球墨铸铁基体进行磨削、抛光，即为成品。本发明是一种采用球墨铸铁替代锻钢，采用热喷涂涂层替代镀铬层来提高柱塞表面耐磨性能且工艺操作简便、灵活高效、环保节能的球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种对球墨铸铁柱塞的进行高速火焰热喷涂表面强化的工艺，特别是涉及一种对陶瓷自动液压压砖机球墨铸铁柱塞的进行高速火焰热喷涂表面强化的工艺。
背景技术
陶瓷自动液压压砖机是世界陶瓷墙地砖生产线上的高科技关键设备，其前联原料加工工序，后接干燥烧成工序。生产过程中压机一停全线停工，直接影响企业的生产效率和经济效益。
陶瓷液压压砖机是现有各类机械设备中工况最为恶劣、可靠性又要求较高的设备。一台机上线，几乎一年365天，一天24小时都是处于待机循环使用状态之中，还要面对磨蚀强的粉尘环境。作为压砖机关键部件的液压柱塞，一般采用锻钢制造并在其表面镀铬以增强柱塞表面的耐磨性，但压砖机在这种环境下操作柱塞表面仍很容易受到磨损破坏。不但造成停机停产而且还大大降低整机的使用寿命。直接影响企业的生产效率和经济效益。
球墨铸铁具有与锻钢接近的抗拉强度，采用球墨铸铁制造柱塞可节约原材料、减少加工费用降低成本。但是球墨铸铁表面很难镀铬，因此限制了球墨铸铁作为柱塞材料的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用球墨铸铁替代锻钢，采用热喷涂涂层替代镀铬层来提高柱塞表面耐磨性能的球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺。
为了解决上述技术问题，对球墨铸铁柱塞的进行热喷涂表面强化工艺的步骤如下：
A、工件表面净化
采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，对球墨铸铁基体进行火焰烘烤；对球墨铸铁基体进行除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；
B、表面预处理
对球墨铸铁基体进行喷砂；
C、喷涂金属陶瓷涂层
对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层；
D、涂层机械加工
对喷涂后的球墨铸铁基体进行磨削、抛光，即为成品。
所述的工件表面净化是用氧—乙炔火焰枪对球墨铸铁基体进行火焰烘烤，工件表面温度100℃～200℃；采用丙酮溶剂对球墨铸铁基体进行除油擦拭。
所述的表面预处理是采用20#棕刚玉对球墨铸铁基体进行喷砂，压缩空气压力0.5～0.7kg/cm2，喷砂后的表面粗糙度达到Sa3级。
所述的喷涂金属陶瓷涂层是采用超音速火焰喷枪对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层，材料为WC-12Co喷涂粉末；喷枪的火焰中心线与工件轴线垂直相交，误差±5°；喷距200～250mm；参数控制O2：15～18SCFM、C3H6：200～240SCFH；喷涂过程中工件温度控制在200℃以下。
所述的涂层机械加工步骤如下：
a、在机床上，用金刚石砂轮磨削，磨削的表面粗糙度达到Ra0.5μm～Ra1.0μm；
b、在机床上，用金刚石砂带抛光机抛光表面粗糙度达到Ra0.3μm～Ra0.6；
c、在机床上，珩磨表面粗糙度达到Ra0.1μm～Ra0.4μm。
采用上述技术方案的球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，提高了柱塞表面耐磨性能。由于热喷涂工艺是一种清洁的生产工艺，可消除电镀铬工艺对环境造成的严重污染。该工艺操作简便、灵活高效，涂层材料种类繁多。热喷涂涂层不但能达到镀铬层的镜面光洁度，而且在硬度及耐磨性能等方面还大大超过镀铬层。采用球墨铸铁件替代锻钢件，采用高速火焰喷涂硬质耐磨涂层替代镀铬层来制造陶瓷液压压砖机的柱塞，本发明不但节约制造成本，而且以清洁的热喷涂生产工艺替代严重污染环境的电镀铬工艺，还具有保护环境的重大社会意义。硬质耐磨热喷涂涂层强化的球墨铸铁柱塞的制造成本较镀铬锻钢柱塞降低10-20％。
综上所述，本发明是一种采用球墨铸铁替代锻钢，采用热喷涂涂层替代镀铬层来提高柱塞表面耐磨性能且工艺操作简便、灵活高效、环保节能的球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺。
具体实施方式
在陶瓷液压压砖机中的液压柱塞，用球墨铸铁替代锻钢，采用热喷涂涂层替代镀铬层来提高柱塞表面耐磨性能，对球墨铸铁柱塞的进行热喷涂表面强化工艺的步骤如下：
一、工件表面净化
采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，用氧—乙炔火焰枪对球墨铸铁基体进行火焰烘烤，工件表面温度100℃～200℃；采用溶剂对球墨铸铁基体进行是丙酮除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；
二、表面预处理
采用20#棕刚玉对球墨铸铁基体进行喷砂，压缩空气压力0.5～0.7kg/cm2，喷砂后的表面粗糙度达到Sa3级；
三、喷涂金属陶瓷涂层
采用超音速火焰喷枪对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层，材料为WC-12Co喷涂粉末；喷枪的火焰中心线与工件轴线垂直相交，误差±5°；喷距200～250mm；参数控制O2：15～18SCFM、C3H6：200～240SCFH；喷涂过程中工件温度控制在200℃以下。
四、涂层机械加工
a、在机床上，用金刚石砂轮磨削，磨削的表面粗糙度达到Ra0.5μm～Ra1.0μm。
b、在机床上，用金刚石砂带抛光机抛光表面粗糙度达到Ra0.3μm～Ra0.6μm。
c、在机床上，珩磨表面粗糙度达到Ra0.1μm～Ra0.4μm。
球墨铸铁材料不同于致密的锻钢材料，多存在气孔和一些铸造缺陷，喷涂前必须对其表面进行修复和修整后，才能获得符合要求的涂层。
球墨铸铁中包含有一定量的游离石墨，影响涂层与基体的结合。因此，为要在球墨铸铁表面制备出结合牢固的高质量的涂层，必须在涂层喷涂前进行合适的预处理，选择合适的粘结底层和适当的喷涂工艺，才能满足陶瓷液压压砖机使用的质量要求。
热喷涂涂层的特点是存在孔隙，为了获得如镀铬层的镜面粗糙度，必须制备出高度致密的涂层(通过粉末粒度、喷涂参数的优化来实现)及制定出合理的涂层后加工工艺。
下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1：
一、工件表面净化
采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，用氧—乙炔火焰枪对球墨铸铁基体进行火焰烘烤，工件表面温度100℃；采用丙酮溶剂对球墨铸铁基体进行除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；
二、表面预处理
采用20#棕刚玉对球墨铸铁基体进行喷砂，压缩空气压力0.5kg/cm2kg/cm2，喷砂后的表面粗糙度达到Sa3级。
三、喷涂金属陶瓷涂层
采用超音速火焰喷枪对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层，材料为WC-12Co喷涂粉末；喷枪的火焰中心线与工件轴线垂直相交，误差±5°；喷距250mm；参数控制O2：15SCFM、C3H6：200SCFH；喷涂过程中工件温度控制在200℃以下。
四、涂层机械加工
a、在机床上，用金刚石砂轮磨削，磨削的表面粗糙度达到Ra0.5μm。
b、在机床上，用金刚石砂带抛光机抛光表面粗糙度达到Ra0.3μm。
c、在机床上，珩磨表面粗糙度达到Ra0.4μm。
采用喷涂耐磨金属陶瓷涂层的柱塞其涂层的耐磨寿命是镀铬层的3倍。
实施例2：
一、工件表面净化
采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，用氧-乙炔火焰枪对球墨铸铁基体进行火焰烘烤，工件表面温度100℃；采用丙酮溶剂对球墨铸铁基体进行除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；
二、表面预处理
采用20#棕刚玉对球墨铸铁基体进行喷砂，压缩空气压力0.7kg/cm2，喷砂后的表面粗糙度达到Sa3级。
三、喷涂金属陶瓷涂层
采用超音速火焰喷枪对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层，材料为WC-12Co喷涂粉末；喷枪的火焰中心线与工件轴线垂直相交，误差±5°；喷距200mm；参数控制O2：18SCFM、C3H6：240SCFH；喷涂过程中工件温度控制在200℃以下。
四、涂层机械加工
a、在机床上，用金刚石砂轮磨削，磨削的表面粗糙度达到Ra1.0μm。
b、在机床上，用金刚石砂带抛光机抛光表面粗糙度达到Ra0.6。
c、在机床上，珩磨表面粗糙度达到Ra0.1μm。
采用喷涂耐磨金属陶瓷涂层的柱塞其涂层的耐磨寿命是镀铬层的5倍。
本发明对球墨铸铁基体进行热喷涂表面强化工艺，用以取代锻钢的效果如下：
一、采用清洁的热喷涂工艺替代电镀铬工艺，消除了对环境的严重污染。
二、采用球墨铸铁替代锻钢，采用热喷涂工艺替代电镀铬制造液压压砖机柱塞，可降低制造成本。以直径为1.3m、重量约8吨的4800吨压砖机柱塞为例，若采用锻造工艺制造，锻件毛坯重约10吨，加上加工及镀铬费用，总造价约12万元(比进口件低20％)。若采用球墨铸铁件，铸坯重约8吨，总造价约10万元。节约成本近20％。
三、热喷涂涂层的耐磨性是电镀铬层的3-5倍，可大幅提高压砖机柱塞的耐磨性，延长压砖机的使用寿命，减少企业由于停机、停产进行设备维修带来的经济损失。镀铬锻钢柱塞一般每年都要拆卸检修一次，每次需费用几万元。此外，生产量的减少还要影响企业的收益。
四、除了每年500台左右的新机需要采用热喷涂涂层强化的柱塞外，4000多台在线运行的压机都可采用热喷涂涂层进行修复和强化，延长其使用寿命，给企业带来一定的经济效益。
五、电镀铬层是一种广泛应用于机械零部件的耐磨层，采用清洁的热喷涂代替镀铬层是社会发展的必然趋势。耐磨性能优良的镜面热喷涂涂层替代镀铬层的应用领域是非常广阔的。
本发明采用高速火焰喷涂方法以及合适的基体预处理工艺，在球墨铸铁压砖机柱塞表面制备与基体结合良好、耐磨性能优良的涂层，提高压砖机的耐磨性，用以取代表面镀铬的锻钢柱塞。本发明以球墨铸铁取代锻钢，以热喷涂涂层取代镀铬层的工艺，在液压压砖机制造业是一种新的尝试，是对原制造工艺的一种革新。本发明的实施，不仅能降低液压压砖机的制造成本、提高柱塞的耐磨性能、延长整机的使用寿命。而且，采用清洁的热喷涂工艺取代电镀铬工艺，消除了电镀铬工艺对环境的严重污染，有利于环境保护。
Claims (5)
1、一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其工艺步骤如下：
A、工件表面净化
采用火焰烘烤和溶剂相结合对球墨铸铁基体进行表面净化，对球墨铸铁基体进行火焰烘烤；对球墨铸铁基体进行除油擦拭，球墨铸铁基体表面净化后表面无肉眼可见油迹；
B、表面预处理
对球墨铸铁基体进行喷砂；
C、喷涂金属陶瓷涂层
对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层；
D、涂层机械加工
对喷涂后的球墨铸铁基体进行磨削、抛光，即为成品。
2、根据权利要求1所述的一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其特征是：所述的工件表面净化是用氧-乙炔火焰枪对球墨铸铁基体进行火焰烘烤，工件表面温度100℃～200℃；采用丙酮溶剂对球墨铸铁基体进行除油擦拭。
3、根据权利要求1所述的一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其特征是：所述的表面预处理是采用20#棕刚玉对球墨铸铁基体进行喷砂，压缩空气压力0.5～0.7kg/cm2，喷砂后的表面粗糙度达到Sa3级。
4、根据权利要求1所述的一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其特征是：所述的喷涂金属陶瓷涂层是采用超音速火焰喷枪对球墨铸铁基体喷涂金属陶瓷涂层，材料为WC-12Co喷涂粉末；喷枪的火焰中心线与工件轴线垂直相交，误差±5°；喷距200～250mm；参数控制O2：15～18SCFM、C3H6：200～240SCFH；喷涂过程中工件温度控制在200℃以下。
5、根据权利要求1所述的一种球墨铸铁柱塞的热喷涂表面强化工艺，其特征是：所述的涂层机械加工步骤如下：
a、在机床上，用金刚石砂轮磨削，磨削的表面粗糙度达到Ra0.5μm～Ra1.0μm
b、在机床上，用金刚石砂带抛光机抛光表面粗糙度达到Ra0.3μm～Ra0.6。
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