[发明专利]活塞杆表面的增材制造方法

说明书

本发明涉及金属材料制备技术领域，尤其是一种活塞杆表面的增材制造方法，采用激光熔敷方法，在活塞杆本体上，先熔敷耐蚀钢层，耐蚀钢厚度为0.50~0.88mm，激光熔敷功率为2.5~3.2KW，随后在耐蚀钢层表面继续熔敷耐磨耐蚀合金层，耐磨耐蚀合金层厚度为2.80~3.35mm，激光熔敷功率为1.8~2.2KW，最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆。本发明采用激光熔敷增材制造活塞杆，效率高，活塞杆表面加工量小，活塞杆表面硬度≥55HRC，活塞杆表面耐盐雾腐蚀≥2000h，本发明活塞杆耐磨性好，使用寿命比普通碳钢活塞杆提高280~350%，比普通合金钢活塞杆提高220~260%，推广应用具有良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，尤其是一种活塞杆表面的增材制造方法。

背景技术

活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。以液压油缸为例，由缸筒、活塞杆（油缸杆）、活塞、端盖几部分组成。其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。活塞杆加工要求高，其表面粗糙度要求为Ra0.4~0.8um，对同轴度、耐磨性要求严格。活塞杆通常采用滚压工艺提高表面抗腐蚀能力，并能延缓疲劳裂纹的产生或扩大，因而提高活塞杆疲劳强度。通过滚压成型，滚压表面形成一层冷作硬化层，减少了磨削副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了活塞杆表面的耐磨性，同时避免了因磨削引起的烧伤。

因活塞杆工作条件恶劣，使用中极易发生磨损和腐蚀。为了延长活塞杆使用寿命，中国发明专利CN 104191152公开了一种煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面的修复再制造方法，针对煤矿用液压缸活塞杆表面或中级缸外表面损伤失效后的再制造，结合长期实践创新设计出一种采用特定金属粉末配比的金属丝材作为粉芯丝材，即由不锈钢箔层包裹主要成分为Cr、Ni和Fe的金属粉末构成，并创新的基于电弧热喷涂的工艺方法进行表面的修复再制造，使得表面修复层的耐腐蚀性能及硬度与表面激光熔敷技术相当的前提下，同时兼顾了良好的经济适用性及实际的生产效率，并完全能够替代现有电镀技术，在煤矿用液压支架油缸中活塞杆及中级缸的修复利用中具有广阔的推广使用前景。

中国发明专利CN103866221还公开了一种支撑式煤矿液压支架活塞杆感应预热熔涂再制造工艺，包括旧件清洗洁净化、可再制造特征判断及等级分类、活塞杆旧件粗加工、感应预热熔涂耐磨防腐涂层、后续精加工、质检入库步骤。该发明将感应预热熔涂引入旧件再制造，既克服传统修复工艺加工次数有限、粗糙度差、效果差的缺陷，又克服了激光熔覆再制造工艺的高成本、低效率、易受热变形的问题，既达到了再制造活塞杆的高性能高品质，又实现再制造过程的高速高效、高成品率、自动控制、低生产成本，显著延长了再制造活塞杆的使用寿命，整个再制造过程，无污染，绿色环保。

中国发明专利CN103671339还公开了一种耐磨耐腐蚀合金表面覆层的液压启闭机油缸活塞杆，活塞杆表面使用激光器作为能量源，合金材料粉末作为加工材料，熔覆形成耐磨耐腐蚀合金熔覆层。熔覆层金属晶体细致纵向排列的非常致密，使熔覆层坚硬、耐蚀、耐磨，并且可以达到低稀释率低热影响的突出效果。熔覆层与基材呈冶金融合，强度非常高。熔覆层可为单层也可多层叠加，熔覆完成后熔覆层厚度为0.2mm至10mm。该发明实现了活塞杆表面耐磨耐腐蚀防护层的柔性化制造，生产周期短，加工效率高。表面材料限制少，适用范围广。获得的耐磨耐腐蚀合金激光熔覆活塞杆表面无氧化影响、无热应力变形，具有较高的综合机械性能，与基材结合强度好，抗磨抗腐蚀性能优异。