电火花(esd）堆焊工艺修复抽油泵柱塞喷焊层气孔

1/7电火花ESD）堆焊工艺修复抽油泵柱塞喷焊层气孔一、前言柱塞是管式抽油泵的关键部件，系统运行过程中砂粒磨损是降低柱塞使用寿命的主要原因。为了提高柱塞使用寿命，国内多采用氧乙炔火焰喷焊工艺在柱塞基体表面上喷焊NI60自熔合金。但喷焊过程中，气孔等缺陷使柱塞的成品率下降，喷焊成本大大提高。针对这一问题，我所开发电火花堆焊在线修复工艺，彻底解决柱塞喷焊层后加工时，喷焊层气孔缺陷难以修复难题，并已在多家柱塞生产厂家获得成功应用。图是电火花堆焊设备。图电火花堆焊设备图电火花堆焊工作原理图二、电火花堆焊工艺原理电火花堆焊是利用电源中存储的电能，使旋转电极在接2/7触工件瞬间产生高频火花放电，放电微波区域内产生500010000C的高温，将作为堆焊极的导电材料熔化甚至气化。高温及电场的作用使熔融的导电材料通过扩散进入工件表面，形成合金化的表面覆盖层，从而实现工件表面尺寸恢复，图是电火花堆焊工作原理图，图是电火花堆焊工作现场。图电火花堆焊工作现场与其它表面处理工艺相比，电火花堆焊工艺具有如下特点1携带方便，可现场使用，设备投资和运行费用低；2可对一般几何形状的表面进行局部堆焊；3热输入量小，不会使工件退火或变形；4堆焊层与基体的结合为冶金结合，抗损伤和剥离性能强；5电极材料选择范围广，来源多，且其消耗量少。3/7三、堆焊材料的选择根据柱塞表面喷焊层材料的可焊性及所选焊材应满足耐磨、耐蚀并与柱塞表面喷焊层良好冶金结合的特点，选择规格为326的因康镍182及哈氏合金作为柱塞表面堆焊电极进行对比试验。因康镍182及哈氏合金丝材化学成分如表一。表一化学成分牌号NICRFEMNSINBTICOCMOV因康镍18267144/7哈氏合金BAL1511285/7四、试样制备试样母材选用柱塞常用材质45钢。试样尺寸为40150。在其表面喷焊NI60至尺寸44MM，再通过机加工至43MM，以便暴露喷焊层缺陷。如喷焊层无气孔，则人工制出针孔大小缺陷进行电火花工艺修复。五、ESD堆焊工艺工件表面准备用硬质合金旋转锉将气孔等缺陷清除干净，再用砂纸、平锉等工具清除工件表面氧化物。然后用丙酮溶液清洗待焊部位及周围油污。如要堆焊的凹坑比电极直径小，用砂轮等磨锐电极端正头。堆焊A准备将地线夹与工件连接，设置氩气流量在升/分左右并调整电极的伸出长度在3MM左右。B堆焊先以小功率堆焊，再增大功率并加大频率，使电极始终处于熔融状态，以获得优质焊缝。堆焊过程中要始终避免工件氧化，以提高堆焊层与基材的结合强度，并在层间注意检查堆焊层是否有缺陷。如有，应将缺陷清除，表面清理干净后再进行下一层堆焊。6/7六、结果及分析采用线切割方法获得电火花堆焊层截面，并制成金相试样。金相试验结果如图、。由图、可知，因康镍182堆焊层组织为细小的柱状晶结构，且无气孔、氧化物、裂纹等缺陷。由图是堆焊层与基体硬度比较，图是镍元素过渡能谱测定。综上可知电火花堆焊因康镍182层与母材为良好的冶金结合，且热影响区极窄，焊接应力可忽略不计；堆焊层材料硬度与母材接近为制造厂认可。图ESD堆焊层金相照片图因康镍182堆焊层金相7/7图堆焊层与基体硬度比较图镍元素分布能谱测定。七、现场应用1预处理首先检查缺陷处柱塞轴径尺寸，如仍有的加工余量，则先用冲头将孔压实，用硬质合金旋转锉将气孔等缺陷清除干净，再用砂纸、平锉等工具清除工件表面氧化物。然后用丙酮溶液清洗待焊部位及周围油污。2堆焊将DZ1