工程机械关键零部件—平衡梁堆焊再制造技术研究

摘要

由于当前资源、能源日趋紧张、生态环境压力不断增加，大力发展工程机械再制造产业，不仅可以有效降低资源能源消耗、减少废弃物排放，有利于转变传统“开采－冶炼－制造－废弃”的线性增长模式，发展成“资源－产品－废弃物－再生资源”的循环经济模式，也是贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》明确指出的“绿色制造”的具体体现。以Caterpillar为首的诸多工程机械公司虽已开展整机再制造业务，但核心技术以下修和换件为主。在徐工集团重大技术创新项目《工程机械退役产品逆向物流与再制造技术研究与应用》的支持下，本论文研究了堆焊技术在工程机械关键零部件再制造过程中的应用。
　　通过对失效平衡梁进行变形分析、尺寸检测和微观表面观察可以发现，平衡梁内孔失效形式主要为环状犁沟和由于材料疏松导致的微孔，当平衡梁壁厚比控制在0.85~1.20时，适合采用堆焊技术进行再制造（壁厚差<3 mm）。
　　为保证再制造产品不低于平衡梁新品，对平衡梁基体材料进行了理化检验和性能测试。结果表明，平衡梁基体的平均硬度为196.36 HV，其显微组织主要为铁素体+珠光体组织，其平均拉伸强度为470.46 Mpa。通过截面显微硬度测定确定平衡梁的疲劳层厚度为0.5~1.5 mm。
　　在此基础上，采用材料性能模拟软件辅助进行焊丝设计，自行研制出YD-607Q型平衡梁内孔再制造专用药芯焊丝。进行堆焊工艺研究以确定最佳堆焊工艺窗口，并对焊后样板和平衡梁样件进行理化检验和性能测试。结果表明，再制造层显微组织主要由白色的铁素体和黑色的珠光体组成。堆焊金属与母材呈现出良好的冶金结合，在结合线处没有夹杂、气孔等缺陷的存在；堆焊试样的显微硬度分布于270 HV~290 HV范围内，满足图纸要求和性能要求。堆焊热影响区硬度保持在180~200 HV之间，未出现明显波动，焊接热影响区/粗晶区的存在对基体的硬度产生影响较小。平衡梁内孔堆焊再制造层金属在试验工况下平均失重率为0.229 g/h，同磨损工况下，平衡梁基体的失重率为0.303 g/h，堆焊再制造层金属的耐磨性更好。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 再制造技术与工艺发展现状

1.3 课题的来源及意义

1.4 论文的主要工作

第2章 实验材料与方法

2.1试样的制备与镶嵌

2.2 材料分析检测方法及设备

2.3 力学性能检测方法及设备

2.4 热处理试验

第3章 平衡梁失效形式分析与再制造方案确定

3.1 平衡梁变形及尺寸检测

3.2平衡梁基体材料性能测试及失效表面观察

3.3 失效表面观察

3.4 再制造方案的确定

3.5 再制造总体技术路线与方案

3.6 本章小结

第4章 废旧平衡梁再制造

4.1 堆焊合金设计、制备与性能评价

4.2 平衡梁的再制造

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢