本發(fā)明屬于再制造修復(fù)領(lǐng)域、機(jī)械加工等領(lǐng)域。主要涉及再制造修復(fù)領(lǐng)域中的增材修復(fù)，特別是噴涂工藝、類激光堆焊工藝。
背景技術(shù)：
：復(fù)印機(jī)是一種普遍使用的設(shè)備，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，大量零部件會(huì)損壞，主要的維修方法的步驟如下：1、拆卸：對(duì)回收的廢舊復(fù)印機(jī)進(jìn)行拆卸，將拆卸的零件分類。2、清洗：對(duì)有維修價(jià)值的零部件清洗。3、修復(fù)：清洗后，對(duì)需要修復(fù)的外部塑料零部件進(jìn)行噴塑、涂漆修復(fù)，而核心部件或一些金屬零部件主要整個(gè)更換。4、組裝：將修復(fù)后的零部件和更換后的零部件重新組裝。這種主流的維修技術(shù)主要通過重復(fù)利用和更換新件來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的再制造。盡管經(jīng)過清洗等工藝，但多次重復(fù)利用，零件的使用效果將不斷的降低。更換新件可以提高精度，但舊件報(bào)廢導(dǎo)致資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，并且花費(fèi)較高。軸類零件是復(fù)印機(jī)中關(guān)鍵的功能性元件，,實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)輥軸類零件主要工作面基本保持完好，只是與軸承的配合面產(chǎn)生了大小不一的磨損失效。由于磨損部分在整個(gè)輥軸零件中所占的比例非常小，利用增材的方法進(jìn)行修復(fù)將是一種非常經(jīng)濟(jì)的一種修復(fù)方法。但關(guān)鍵問題是：由于輥軸類零件大多對(duì)各表面的同軸度要求極高，常規(guī)修復(fù)方法可能產(chǎn)生較大的熱變性，影響零件的修復(fù)精度和修復(fù)價(jià)值。本發(fā)明基于“相變”這一導(dǎo)致金屬熱變形的主要原因進(jìn)行推導(dǎo)并進(jìn)行試驗(yàn)，確定了大幅降低輥軸類零件熱變形的增材修復(fù)技術(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在復(fù)印機(jī)內(nèi)，輥軸類零件的位置精度要求比較高，若輥軸類零件的位置精度出現(xiàn)偏差，將會(huì)導(dǎo)致復(fù)印文件質(zhì)量變差，甚至無法復(fù)印文件。因此，在修復(fù)過程中要嚴(yán)格控制零件的形變。由于本發(fā)明主要修復(fù)的零件為金屬件，金屬零件的特點(diǎn)是在一定溫度條件下會(huì)發(fā)生相變，并導(dǎo)致變形。因此，在修復(fù)工藝中控制金屬產(chǎn)生相變是降低變形的關(guān)鍵。1.復(fù)印機(jī)輥?zhàn)拥蜏卦僦圃煨迯?fù)方法，其特征在于：當(dāng)選用電鍍和刷鍍或冷噴涂無需控制溫度，但為了增加覆層與基體的結(jié)合力和覆層的自身強(qiáng)度，當(dāng)選擇包括熱噴涂、激光熔覆、類激光堆焊或堆焊的工藝，在操作過程中測(cè)溫儀測(cè)試溫度，當(dāng)溫度接近設(shè)定最高溫度時(shí)，需停止修復(fù)讓零件自然冷卻，設(shè)定的最高溫度＝相變溫度*0.618。2.進(jìn)一步，修復(fù)后需要測(cè)量輥軸類零件的同軸度，并對(duì)零件進(jìn)行校正；校正工序需要安排在增材修復(fù)工藝之后，機(jī)械加工之前。3.1相變溫度的黃金分割處理從理論上說，只要修復(fù)區(qū)溫度低于被修復(fù)零件的相變溫度就可以完全控制零件的變形。但實(shí)際操作過程中，由于溫度檢測(cè)的滯后性、零件各部的溫度分布的不均勻性、不同組織相變溫度的差異，采用被修復(fù)零件整體相變溫度作為控制零件變形的邊界溫度仍然會(huì)產(chǎn)生較大的熱變形。試驗(yàn)證明，對(duì)零件材料相變溫度采用黃金分割處理可以較好地解決上述因素所帶來的不利影響。具體計(jì)算方法為：實(shí)控溫度＝相變溫渡*0.618。例如304不銹鋼的相變溫度為800℃左右，在修復(fù)過程中采用檢測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)和控制零件表面熱影響區(qū)溫度在494℃(800*0.618)以下。3.2修復(fù)工藝的選擇常用的增材制造工藝主要有：電鍍和刷鍍、冷噴涂、熱噴涂、激光熔覆、類激光堆焊以及堆焊等。從溫度角度考慮，冷噴涂和電鍍工藝一般不會(huì)產(chǎn)生可以導(dǎo)致金屬材料相變的溫度升高，是首選的工藝方法。但需要指出的是，隨著鍍層厚度的增加，鍍層應(yīng)力會(huì)增加，脫落傾向增大。因此，電鍍和刷鍍一般應(yīng)用于恢復(fù)層厚度在0.1-0.2mm以內(nèi)的磨損表面。如果零件表面材料損失大于這個(gè)范圍則無法應(yīng)用。冷噴涂顆粒溫度一般在100℃以內(nèi)，噴涂過程中同樣不需要控制溫度，操作較為方便。冷噴涂可以形成的覆層也較厚，可以滿足不同厚度失效表面的再制造要求。但由于冷噴涂層與基體為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合力較小，適用范圍是那些對(duì)結(jié)合力要求不高的場(chǎng)合。采用熱噴涂、激光熔覆、類激光堆焊等工藝手段可以大幅增加覆層與基體的結(jié)合力和覆層的自身強(qiáng)度，工藝厚度范圍較寬。但由于這些再制造手段存在溫度的累加效應(yīng)，工藝控制不當(dāng)將導(dǎo)致修復(fù)零件較大變形的產(chǎn)生。因此需要利用專利前面所述的實(shí)控溫度的計(jì)算方法計(jì)算修復(fù)材料的最佳控制溫度，并采用相應(yīng)的控制手段進(jìn)行溫度控制。常規(guī)堆焊工藝由于熱影響區(qū)較大、溫度較高，熱影響區(qū)最高溫度一般無法控制在專利設(shè)定溫度以下，因此不建議采用。3.3溫度控制方法當(dāng)采用高溫恢復(fù)工藝時(shí)，零件溫度會(huì)隨著修復(fù)時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，最終超過零件材料相變溫度，導(dǎo)致變形的產(chǎn)生。為了防止溫度累加超過設(shè)定最高溫度，最簡(jiǎn)單和有效的方法是在操作過程中對(duì)連續(xù)修復(fù)時(shí)間進(jìn)行限定。當(dāng)溫度接近設(shè)定最高溫度時(shí)，需停止修復(fù)讓零件自然冷卻。修復(fù)工藝熱影響越大，則間隔時(shí)間越長(zhǎng)。修復(fù)過程中需要安置溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)零件熱影響區(qū)的溫度。測(cè)定范圍高于工藝規(guī)定最高溫度的工業(yè)紅外溫度檢測(cè)儀等非接觸式監(jiān)測(cè)設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。例如，最高檢測(cè)溫度為1300度的DT-8858測(cè)溫儀就可以滿足大多數(shù)金屬材料的在線溫度監(jiān)測(cè)功能。3.4校正工藝的采用盡管采用了一系列的方法來降低復(fù)印機(jī)輥軸類零件的變形，但由于舊軸可能存在原始變形以及部分零件對(duì)同軸度要求較高，修復(fù)后的輥軸類零件仍有可能超過其應(yīng)用的形位精度要求。因此，修復(fù)后需要測(cè)量輥軸類零件的同軸度，并對(duì)超差零件進(jìn)行校正。經(jīng)統(tǒng)計(jì)大多數(shù)零件修復(fù)后徑向跳動(dòng)都小于0.2mm，變形量較小。采用簡(jiǎn)單的冷校正既可以達(dá)到零件的形位精度要求。但應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是校正工序需要安排在增材修復(fù)工藝之后，機(jī)械加工之前。這樣的安排避免校正工序?qū)σ鸭庸け砻娴挠绊?，使?jié)L軸零件的形位精度達(dá)到最大。具體實(shí)施方式一、工藝流程1、拆卸：拆卸廢舊的復(fù)印機(jī)，將拆卸的零件分類，本發(fā)明主要收集金屬輥軸類零件。2、評(píng)估：通過觀察收集的金屬輥軸類零件，主要看工作面磨損情況，保留有修復(fù)價(jià)值的零件。3、清洗：清洗具有修復(fù)價(jià)值的金屬輥軸類零部件。4、修復(fù)：用相應(yīng)的修復(fù)工藝修復(fù)零部件的失效部位。5、校正：檢測(cè)修復(fù)后輥?zhàn)拥男巫兞?，并用校正工藝進(jìn)行校正。二、具體技術(shù)方案由于拆卸和清洗過程與傳統(tǒng)的修復(fù)工藝相同，在此不做具體說明，重點(diǎn)就輥軸類零件的失效分析、修復(fù)方案進(jìn)行講解。1、零件失效形式分析零件為一根兩端有支撐軸頸的304不銹鋼輥?zhàn)樱譃殚L(zhǎng)端和短端。經(jīng)檢測(cè)，輥?zhàn)拥闹饕ぷ髅婧洼S頸e都沒有明顯的磨損，有明顯磨損痕跡的為軸頸a、軸頸b、軸頸c、軸頸d。四個(gè)表面都為軸承的配合面。測(cè)量各失效表面的軸頸，結(jié)果如下表：abCd標(biāo)準(zhǔn)值8.009.008.009.00失效件17.868.947.928.98失效件27.208.907.888.98失效件37.808.947.348.92失效件47.408.967.888.92根據(jù)表中數(shù)據(jù)測(cè)得各軸頸的磨損量，如下表：失效件1失效件2失效件3失效件4a段0.140.800.200.60b段0.060.100.060.04c段0.080.120.660.12d段0.020.020.080.08由表可知，輥?zhàn)觓段和c段的磨損量較大，磨損量基本都在0.1mm以上，最高達(dá)0.66mm。b段和d段的磨損量較小，磨損量基本都在0.1mm以下。2、修復(fù)工藝的選擇b段和d段磨損量較小，采用電鍍和刷鍍的進(jìn)行修復(fù)是最佳的修復(fù)方法。但整體考慮也可以采用同a段和c段相同工藝進(jìn)行修復(fù)。a段和c段為主要磨損部位磨損量已經(jīng)大于鍍層所能恢復(fù)的極限，因此應(yīng)采用噴涂和類激光堆焊等工藝進(jìn)行修復(fù)，而這些工藝需要對(duì)修復(fù)區(qū)最高溫度進(jìn)行相應(yīng)的限定，以避免過大的變形產(chǎn)生。3、修復(fù)溫度的確定零件材質(zhì)為304不銹鋼，其相變溫度為800度左右。根據(jù)黃金分割原理，覆層成形過程中，最高溫度應(yīng)控制在494℃(800*0.618)以下。4、修復(fù)工藝的實(shí)施類激光堆焊使用的設(shè)備是天誠(chéng)宇有限公司的csm-200類激光堆焊設(shè)備，為防止零件發(fā)生相變，需要控制零件修復(fù)部位的溫度在494℃以下。設(shè)定脈沖電流140A-160A，電流持續(xù)時(shí)間0.05S。將零件夾持固定，設(shè)定夾具的旋轉(zhuǎn)角度為6°/次，每隔20秒旋轉(zhuǎn)一次，設(shè)定焊槍的移動(dòng)速度為2mm/次，移動(dòng)次數(shù)根據(jù)修復(fù)軸頸的長(zhǎng)度確定。采用DT-8858測(cè)溫儀在線監(jiān)測(cè)可知，該工藝完全可以將修復(fù)區(qū)溫度控制在494℃以下。熱噴涂在噴涂之前要用噴涂膠帶保護(hù)其他部位，將零件夾持固定，設(shè)定夾具的旋轉(zhuǎn)速度為300r/min。噴涂采用的氣體是O2、C2H2和壓縮空氣，噴涂之前調(diào)節(jié)好各氣體的參數(shù)，其中O2的壓力為0.7MPa，流量為1.3m3/min；C2H2的壓力為0.15MPa，流量為1.5m3/min；壓縮空氣的壓力為0.5MPa，噴涂時(shí)，保持噴涂距離為180mm，在噴涂束流噴出之前，要對(duì)失效部位進(jìn)行10s的預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)噴槍的送粉機(jī)構(gòu)，形成束流修復(fù)失效部位。為控制溫度，每次噴涂時(shí)間保持在15s，間隔1min后進(jìn)行下次噴涂，噴涂3到4次即可。采用DT-8858測(cè)溫儀在線監(jiān)測(cè)可知，該工藝也可以將修復(fù)區(qū)溫度控制在494℃以下。3、校正通過測(cè)量修復(fù)后輥軸類零件的同軸度，判斷是否需要校正。對(duì)于本零件，工藝規(guī)定同軸度偏差為0.03mm。下表有兩根修復(fù)后的輥?zhàn)?，一根用熱噴涂工藝修?fù)，一根用冷噴涂工藝修復(fù)，在一根輥?zhàn)由系乳g距取5個(gè)點(diǎn)，測(cè)量它們的同軸度偏差：分析表格中數(shù)據(jù)得出，采用專利實(shí)控溫度對(duì)熱噴涂工藝進(jìn)行限制后，最大變形量?jī)H為0.02mm，小于零件規(guī)定的同軸度偏差。但由于零件存在原始偏差，因此兩根修復(fù)后的輥?zhàn)訌较蛱鴦?dòng)都大于0.03mm，需要進(jìn)行校正。校正工藝采用冷校正的方法，校正后，零件同軸度可以達(dá)到工藝規(guī)定要求。三、技術(shù)特點(diǎn)1、本發(fā)明主要針對(duì)軸承配合面進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)量小，生產(chǎn)率高，再制造的經(jīng)濟(jì)性較高。2、采用黃金分割的方法對(duì)相變溫度進(jìn)行處理，所獲得的實(shí)控溫度可以將復(fù)印機(jī)滾軸類零件的變形量控制在最小范圍內(nèi)，同時(shí)保證修復(fù)效率的最大化。3、較好地控制了增材修復(fù)的變形，使熱噴涂、激光熔覆等高能修復(fù)手段的采用成為可能。4、在增材修復(fù)后，機(jī)械加工前安排校正工序，可以一次性去除零件原始變形和校正變形對(duì)修復(fù)表面形位精度的影響。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3