本發(fā)明涉及車軸表面涂層技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種車軸輪座的噴鉬方法。
背景技術(shù)：
車軸是機(jī)車轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系著機(jī)車的行車安全。機(jī)車轉(zhuǎn)向架有兩個輪對，機(jī)車車輛上與鋼軌相接觸的部分，由左右兩個車輪牢固的壓裝在同一根車軸上所組成，機(jī)車車輛在運(yùn)行中加于車軸的載荷是不斷變化的，而且由于車輪不停的旋轉(zhuǎn)，車軸內(nèi)產(chǎn)生交變應(yīng)力。持續(xù)不斷的微動磨損會使得機(jī)車車軸產(chǎn)生疲勞裂紋，給行車安全帶來隱患。
而在車軸件的輪座部位表面進(jìn)行噴鉬涂層處理，可以有效地提高車軸表面的硬度和耐磨性能，能夠顯著地提高產(chǎn)品的表面強(qiáng)度，從而大大提高了使用壽命。
中國專利CN103014587B一種在曲軸軸面熱噴涂鉬涂層的方法，包括如下步驟：1、用鐵皮或者高溫膠帶對工件的非噴涂面進(jìn)行保護(hù)，確保噴涂過程中非噴涂面上不噴上涂層，對工件需要噴涂的表面進(jìn)行檢驗，并用丙酮清洗工件的噴涂面，確保不會有油脂在噴涂表面，以防噴涂時影響涂層結(jié)合力；2、對需要噴涂的工件表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂選用24#棕剛玉，噴砂壓力為0.2-0.4MPa，噴砂時必須使噴涂部位全部均勻無反光；3、把工件吊裝在臥式轉(zhuǎn)臺上夾緊，用配重塊把曲軸配重，以便于輕松而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動工件，工件轉(zhuǎn)速為：線速度400-600mm/s；4、選擇和設(shè)置熱噴涂的工藝參數(shù)，其中，采用等離子噴涂時的工藝參數(shù)為：噴涂槍使用拉瓦爾槍嘴，噴涂距離：100-150mm，工作電流：550-660A，Ar氣速度：40-50升/min，氫氣速度：6-12升/min，送粉量：40±10g/min，冷卻氣壓力：0.2-0.6MPa，噴涂槍體相對曲軸噴涂面移動速度：10-100mm/s；采用火焰噴涂時的工藝參數(shù)為：氧氣速度：0.6-1m3/h，乙炔速度：0.4-1m3/h，壓縮空氣濃度：4-10Kg/cm3，冷卻氣壓力：0.2-0.6MPa，噴涂距離：90-110mm，噴涂槍體相對曲軸噴涂面移動速度：10-100mm/s；5、在對工件噴涂前，先對工件用等離子噴槍進(jìn)行預(yù)熱，利用等離子弧的熱量對需要噴涂的曲軸面進(jìn)行加熱，測得軸面溫度為50℃以上時開始送粉進(jìn)行熱噴涂；6、由于噴涂鉬涂層具有放熱作用，在熱噴涂過程中不間斷地監(jiān)測曲軸表面溫度，如果曲軸表面溫度超過150℃，則停槍并對曲軸面進(jìn)行冷卻，當(dāng)曲軸表面溫度降低到60-100℃區(qū)間時，再繼續(xù)進(jìn)行熱噴涂，直至熱噴涂的鉬涂層厚度為0.2mm左右時停止熱噴涂，完成該工件的本次熱噴涂。
噴鉬工藝中的各種工藝參數(shù)對涂層性能影響很大，如噴涂距離、送絲速度、火焰參數(shù)、基體溫度等，都會影響到粒子的氧化程度，從而影響涂層的硬度、孔隙率等。在噴涂過程中，需要不斷的根據(jù)實際情況調(diào)整工藝參數(shù)來控制氧化程度。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種車軸輪座的噴鉬方法，以解決噴鉬工藝參數(shù)不合理，從而影響車軸使用壽命的技術(shù)問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種車軸輪座的噴鉬方法，包括步驟：
A、預(yù)熱：基體預(yù)熱溫度至80-100℃；
B、噴砂：噴砂材料采用白口鑄鐵制成的直徑為1.8-2mm有棱角的鐵粒，噴槍與工件之間的槍距為130-150mm，噴槍火焰溫度在140-150℃；
C、噴鉬：采用氧-乙炔火焰噴鉬工藝，氧氣壓力為0.7-0.8Mpa，乙炔壓力為0.01-0.09Mpa；氧氣純度為99.5-99.9％，氧氣與乙炔的體積比為1-1.13:1；
D、噴鋼：以1Cr18Ni9Ti型號的不銹鋼鋼絲為原料進(jìn)行噴鋼操作；
E、保溫：工件外徑達(dá)到φ40.6～φ40.8后，采用石棉保溫箱進(jìn)行隨爐保溫1-2小時。
優(yōu)選的，噴砂步驟中，噴砂后工件表面粗糙度達(dá)到Ra6.3～12.5。
優(yōu)選的，噴砂和噴鉬步驟中，噴槍噴出的顆粒外周設(shè)置有惰性氣體保護(hù)。
優(yōu)選的，噴鉬步驟中，送絲速度為450-500mm/min。
優(yōu)選的，噴鉬步驟中，鉬絲的直徑為1.8-2mm。
優(yōu)選的，噴砂步驟中，噴槍只后退一次。
優(yōu)選的，噴鉬和噴鋼步驟之前，在噴涂前用丙酮浸泡和清洗鉬材和鋼材。
優(yōu)選的，保溫步驟中，石棉保溫箱的溫度為78-85℃。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明合理控制噴鉬過程的工藝參數(shù)，特別是噴砂過程中將噴槍與工件之間的槍距為130-150mm、噴鉬過程中設(shè)定氧氣與乙炔的壓力和體積比、鉬層之外再增加鋼層，使得車軸輪座的噴鍍環(huán)最大剪切力、附著剪切強(qiáng)度均優(yōu)于對比實施例，增強(qiáng)了車軸輪座的強(qiáng)度，有效地解決車軸輪座的微動磨損和疲勞裂紋，提高車軸的使用壽命。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
本發(fā)明公開了一種車軸輪座的噴鉬方法，包括步驟：
A、預(yù)熱：基體預(yù)熱溫度至80-100℃；
為了提高涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度，在噴涂前，對基體表面進(jìn)行清洗除油、預(yù)熱和表面粗化處理。預(yù)處理目的是去除表面油漬、油脂，并將基體溫度提高至80-100℃，利于涂層粒子附著。
B、噴砂：噴砂材料采用白口鑄鐵制成的直徑為1.8-2mm有棱角的鐵粒，噴槍與工件之間的槍距為130-150mm，噴槍火焰溫度在140-150℃。
熱噴涂涂層形成過程決定了涂層的結(jié)構(gòu)特點，噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯呈波浪式堆疊在一起的層狀組織結(jié)構(gòu)，涂層中顆粒與顆粒之間不可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夾雜。噴砂可以粗化、活化工件基材表面，使得后續(xù)的鉬顆粒可以咬合在車軸表面的凹凸空隙中，保證較高的抗剪力和粘合強(qiáng)度，并且可以清除氧化皮，凈化表面。噴砂材料采用鐵粒，且不得重復(fù)使用，使得噴砂后工件表面粗糙度達(dá)到Ra6.3-12.5。工件表面只噴砂一次，并必須保證表面均被噴到。
噴涂距離對涂層質(zhì)量影響很大，距離過大，微粒子的溫度在飛行過程中快速降低，損失動能大，降低結(jié)合強(qiáng)度；距離過小，粒子帶給基體的熱能大，工件基體溫度升高，造成基體和鉬層的過熱并產(chǎn)生收縮裂紋；同時由于鉬層和基體的膨脹系數(shù)不同，冷卻后鉬層內(nèi)應(yīng)力增加，影響涂層結(jié)合強(qiáng)度。
并且，噴砂過程中，可以采用噴2-3個往返即停頓3-5分鐘，噴槍也每3-5個往返后退5-10mm或者采用噴槍只后退一次的操作方案。
樣件預(yù)熱溫度至80-100℃，樣件噴完砂后依然能保留有80-100℃左右溫度，用專用鋼絲刷和壓縮空氣清除樣件表面殘留物后馬上噴鉬。
C、噴鉬：采用氧-乙炔火焰噴鉬工藝，氧氣壓力為0.7-0.8Mpa，乙炔壓力為0.01-0.09Mpa；氧氣純度為99.5-99.9％，氧氣與乙炔的體積比為1-1.13:1。
1個體積的乙炔完全燃燒的理論耗氧量為2.5個體積，由于噴鉬時乙炔火焰是在空氣中燃燒，外焰部分由空氣中的氧助燃，則比例為1-1.13:1時形成中性火焰。氧氣流量小，鉬絲端部熔化速度不快，在火焰中保留的長度過長，端部表面則會急劇氧化，使得粒子顆粒變大，涂層硬度降低；氧氣流量過大，則會氧化速度過快，被氧化過度的粒子過多，涂層脆性增大。在中性火焰時，得到的涂層效果最優(yōu)。
鉬絲的直徑為1.8-2mm，噴槍的送絲速度為450-500mm/min；噴鉬層厚度為0.12～0.3mm。送絲速度過快，會使鉬材與火焰接觸的時間過短，鉬材粒子沒有得到充分的熔化，顆粒過大，造成涂層的空隙變大；而速度過慢的話，會使粒子熔化過度，顆粒極細(xì)，降低涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。
噴砂和噴鉬步驟中，噴槍噴出的顆粒外周設(shè)置有惰性氣體保護(hù)，有效的防止氧化物生成。在噴涂過程中，鉬和不銹鋼熔化后在空氣中容易氧化，形成氧化物夾在涂層之間，降低涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
D、噴鋼：以1Cr18Ni9Ti型號的不銹鋼鋼絲為原料進(jìn)行噴鋼操作；
噴鉬和噴鋼步驟之前，可在噴涂前用丙酮浸泡和清洗鉬材和鋼材，去除表面氧化層。
E、保溫：工件外徑達(dá)到φ40.6～φ40.8后，采用石棉保溫箱進(jìn)行隨爐保溫1-2小時。
即鉬層和鋼層的涂層厚度達(dá)到4.6-4.8mm后，結(jié)束噴涂過程，隨后為減少殘余應(yīng)力，在溫度為78-85℃的石棉保溫箱中進(jìn)行保溫。
具體實施例如下：
試件的加工：采用與車軸相同的材料25CrMo4V和熱處理工藝，將試件加工成直徑36mm,長118mm的圓柱體做試驗基體材料。
在基體材料上進(jìn)行噴涂的具體工藝參數(shù)如下表所示：
對以上實施例制得的樣品進(jìn)行性能檢測。每一個樣品剪切至少三個位置，其平均值作為該樣品的終值。
剪切試驗：按照相應(yīng)的檢驗規(guī)程，將試件放在專用剪切管座上，置于壓力試驗機(jī)下加載約8500N/S，直至最下面的噴涂環(huán)被剪切下來，記錄最大壓力值。從剪切管座上取出被剪切下來的試樣，測量被剪切部位的圓柱體直徑，檢測鉬層的斷裂情況并記錄。拿掉被剪切下來的噴涂環(huán)后，對圓柱體的被剪切部位進(jìn)行加工，使其能夠容易放入剪切管座內(nèi)，用同樣的方法繼續(xù)對中間和上面的噴涂環(huán)進(jìn)行試驗并記錄結(jié)果。每次剪切試驗前應(yīng)當(dāng)檢查管座的刀口變形和損傷情況：采用光隙法檢查整個噴涂環(huán)與剪切管座刀口平面貼合狀態(tài)。建議采用淬火材料制作剪切管座。
評定：每個噴鍍環(huán)環(huán)周面積A＝π·D·L＝1696.46mm2，測試每個噴鍍環(huán)最大剪切力Fm(kN)的平均值和每個噴鍍環(huán)附著剪切強(qiáng)度。
測得各個實施例的結(jié)果如下表所示：
由上表可知，本申請實施例1-7所制得的樣品的最大剪切力和附著剪切強(qiáng)度均優(yōu)于對比實施例。其中，對比實施例1和2樣件噴砂后電鏡檢查發(fā)現(xiàn)噴砂后工件表面有微小裂紋，可能為工件噴砂時往返次數(shù)過多所致。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。