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車間通風(fēng)設(shè)施方案_利用激光熔敷技術(shù)修復(fù)齒輪軸綠洲羅茨風(fēng)機(jī)的安

摘要：簡述了用激光熔敷技術(shù)修復(fù)嚴(yán)重腐蝕磨損的齒輪軸。簡要介紹了激光熔敷技術(shù)和特點(diǎn)，修復(fù)后的檢測運(yùn)行結(jié)果證明，使用該工藝方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
關(guān)鍵詞：齒輪軸 激光熔敷 修復(fù)
中圖分類號：TG174文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1006-8155（2006）06-0030-03
Gear Shaft Repaired with Laser Cladding Technology
Abstract: It is introduced that laser cladding is used to repair gear shaft. Laser cladding and its characteristics is introduced simply. Test running after repairing proves that the anticipation effect is achieved with the technology.
Key words: Gear shaft Laser cladding Repairing

1　引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日趨成熟，目前在機(jī)械維修領(lǐng)域主要是激光熔敷技術(shù)對腐蝕和磨損部件的修復(fù)。我廠硫酸車間I工程進(jìn)口SO2風(fēng)機(jī)配備1對備用大小齒輪，該副齒輪傳動比比在用的增速箱齒輪傳動比要大一些，主要是考慮到將來工程能力增大時可以更換，以相應(yīng)增大風(fēng)機(jī)的能力，確保工程正常運(yùn)行。但由于存放時間過長，加上現(xiàn)場環(huán)境惡劣，長期暴露在具有腐蝕性的SO2煙氣中，其中的大齒輪軸軸頸及齒面均出現(xiàn)了較嚴(yán)重腐蝕（以不均勻分布的點(diǎn)狀凹坑呈現(xiàn)，凹坑深度0.5～1mm），經(jīng)過工程技術(shù)人員現(xiàn)場鑒定，確認(rèn)已無法正常使用。如果重新訂購一套或送回國外廠家修復(fù)則不僅周期長，而且價格昂貴（如重新訂購一套需50多萬元，修復(fù)則需30多萬元，周期約半年），一方面對正常生產(chǎn)帶來不良影響，同時也不經(jīng)濟(jì)。為了能在最短時間內(nèi)將其修復(fù)，并能達(dá)到原來的性能和尺寸要求，經(jīng)過充分論證及慎重考慮之后，我廠決定委托國內(nèi)某激光技術(shù)有限公司對銹蝕的進(jìn)口SO2風(fēng)機(jī)增速箱大齒輪軸軸頸和齒面進(jìn)行修復(fù)。在中國科學(xué)院金屬研究所的合作下，對嚴(yán)重銹蝕的軸頸和齒面進(jìn)行認(rèn)真的分析和檢測，并運(yùn)用激光熔敷方法成功修復(fù)。

2　檢測與分析

　　軸頸修復(fù)方法有多種，如傳統(tǒng)的電涂鍍技術(shù)、堆焊技術(shù)及熱噴涂技術(shù)等，然而這幾種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。電涂鍍技術(shù)存在涂層結(jié)合強(qiáng)度和本身強(qiáng)度不足的問題；堆焊技術(shù)和熱噴涂技術(shù)存在熱影響面大，易造成軸頸及整個部件變形的問題。而激光熔敷技術(shù)能有效克服上述缺點(diǎn)，既不會產(chǎn)生大的熱影響區(qū)和熱應(yīng)力，也不會使其結(jié)合強(qiáng)度、硬度等技術(shù)指標(biāo)受到影響，且形成的新合金表面還具有較好的耐磨性能和抗腐蝕性能。

　　經(jīng)過現(xiàn)場仔細(xì)檢測，增速箱大齒輪軸的兩支撐軸頸處嚴(yán)重銹蝕，深度為1mm，推力面銹蝕深度為0.5mm，銹蝕面積為整個軸頸面，如圖1所示。經(jīng)過無損探傷檢測以及對材質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析，判定為軸頸腐蝕失效，雖軸頸強(qiáng)度儲備系數(shù)仍可滿足使用要求，但銹蝕部位必須清除，經(jīng)過激光熔敷及精加工滿足尺寸及精度要求后才能繼續(xù)使用。

3　激光熔敷修復(fù)
3.1　激光熔敷技術(shù)及性能特點(diǎn)
　　激光熔敷工藝技術(shù)是利用大功率高能量激光束聚焦能量極高的特點(diǎn)，在瞬間將零件基體表面微熔，同時使損傷表面預(yù)置的或與激光束同步自動送置的與基體材質(zhì)相同或相近的金屬合金材料熔化，獲得與基體成為冶金結(jié)合的致密覆層組織，從而達(dá)到恢復(fù)工件原設(shè)計尺寸形態(tài)，并提高修復(fù)區(qū)域抵抗原工況環(huán)境侵蝕等性能。

　　激光熔敷的特點(diǎn)：
　�。�1）激光熔敷層與基體形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度與原設(shè)計強(qiáng)度基本相同，如表1所示；

表1激光熔敷層與基體的結(jié)合強(qiáng)度和原基材強(qiáng)度的對比

樣材種類

σb/MPa

σ 0. 2/MPa

δ5/%

A k/J

基材

841

676

17.6

59

50%熔敷層

50%基材

834

665

14.2

50.2

百分比/%

99

98

81

85

基材：2Cr13金屬粉：DLF-202

　　（2）基體材料在激光加工過程中僅表面微熔，微熔層僅為0.05～0.1mm；基體受熱影響區(qū)域極小，一般僅為0.1～0.2mm，激光熔敷熱影響區(qū)是氬弧焊的十分之一，如圖2所示；

　

　�。�3）熔敷層與基體均無粗大的鑄造組織，熔敷層及其界面組織致密，晶粒細(xì)小，無孔洞、無夾渣和裂紋等缺陷；
　　（4）激光加工過程中基體溫升不超過80°C，激光加工后基體也不會出現(xiàn)熱變形；
　 （5）激光熔敷技術(shù)可控性好，易實(shí)現(xiàn)自動化控制；
　�。�6）激光熔敷層組織由底層、中間層及面層組成的各具特點(diǎn)的梯度功能材料，底層具有與基體浸潤性好，結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn),車間通風(fēng)設(shè)施方案；中間層具有一定強(qiáng)度和硬度，抗裂性好等優(yōu)點(diǎn)；面層具有抗沖刷、耐磨損和耐腐蝕等性能，使修復(fù)后的設(shè)備在安全性及使用性能上更加有保障。

3.2　齒輪軸激光熔敷修復(fù)
　　(1) 對銹蝕的大齒輪連同小齒輪一并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)檢測（軸頸外形公差尺寸、橢圓度、錐度、轉(zhuǎn)子彎曲度、硬度等），獲取原始數(shù)據(jù)，為下步的處理做好準(zhǔn)備。
　　(2) 采取機(jī)械清理方式，將軸頸原銹蝕層及疲勞層通過車削去除。
　　(3) 在進(jìn)行激光熔敷前，對零件進(jìn)行無損檢測。
　　(4) 檢測后，對軸頸材質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析。
　　(5) 根據(jù)齒輪軸的工藝參數(shù)及工況條件確定激光熔敷工藝。
　　(6) 依據(jù)本體材質(zhì)情況來選擇激光熔敷工藝合金材料。
　　(7) 設(shè)定激光熔敷工藝參數(shù)，如光斑、速度、焦距等，并進(jìn)行激光熔敷處理。增速箱大齒輪軸軸頸激光熔敷位置如圖3和圖4所示,工業(yè)排風(fēng)扇。

　　

　　(8) 熔敷后進(jìn)行機(jī)械精加工（車、磨加工），以恢復(fù)原始尺寸和精度。
　　(9) 在激光熔敷工藝修復(fù)完成后，最后再對工件進(jìn)行一次無損檢測，確認(rèn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)。
　　(10) 出具修復(fù)后的檢修和檢測報告。

　　(1) 解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工過程中不可避免的熱變形、熱疲勞損傷等一系列技術(shù)難題，同時也解決了傳統(tǒng)電焊、噴涂等冷加工過程中敷層與基體結(jié)合強(qiáng)度差的矛盾。因此在工業(yè)中越來越受到重視，在其它類似的重要的進(jìn)口設(shè)備部件修復(fù)中也得以應(yīng)用。
　　(2) 激光作為一種強(qiáng)力、非接觸、清潔的熱源進(jìn)入加工領(lǐng)域以來，解決了許多常規(guī)方法無法加工和很難加工的問題，極大地提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，因而被稱為未來制造工程的加工手段。在進(jìn)口SO2風(fēng)機(jī)增速箱大齒輪軸軸頸和齒面經(jīng)激光熔敷工藝方法修復(fù)后，我廠將在用的增速箱齒輪換下，換上修復(fù)好的齒輪，并服役原工況環(huán)境，經(jīng)過一段時間的使用，運(yùn)行平穩(wěn)，振動值及其他各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)檢測，與更換前相比較，基本相同，達(dá)到了預(yù)期的效果。



1. 安裝前應(yīng)注意：
a應(yīng)檢查風(fēng)機(jī)的規(guī)格、型號、葉輪的旋轉(zhuǎn)方向、配用電動機(jī)等是否符合要求；
b按裝箱單清點(diǎn)風(fēng)機(jī)的附件、配件的規(guī)格、數(shù)量等；
c詳細(xì)檢查風(fēng)機(jī)各部分是否因包裝運(yùn)輸損壞變形，傳動是否靈活等，如有損壞變形，待修理妥善后，方可進(jìn)行安裝。
d安裝時應(yīng)注意：
e應(yīng)檢查機(jī)殼及其它殼體內(nèi)不應(yīng)有掉入的和遺留的工具、雜物等；
f在一些接合面上，為了防止生銹，減少拆裝困難，應(yīng)涂上一些潤滑脂或機(jī)械油。在安裝接合面的螺栓時，如有定位銷釘，應(yīng)先上銷釘擰緊后，再擰緊螺栓。
g用手或工具扳動葉輪，檢查風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動是否靈活，有無"蹩勁"或"卡住"現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時排除；
h安裝風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口管道，禁止管道等部件的重量承受在風(fēng)機(jī)上，從而影響風(fēng)機(jī)的安裝質(zhì)量要求，必要時管道應(yīng)加裝支撐。
i. 儀表應(yīng)裝在明顯的位置，電氣應(yīng)裝信號裝置，防止突然故障而使風(fēng)機(jī)損壞。
j. 進(jìn)、出口管道應(yīng)確保嚴(yán)密不漏氣。
k. 風(fēng)機(jī)安裝后，試撥傳動組，檢查是否有過緊或與固定部分碰撞現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)過緊或碰撞之處必須調(diào)整好。
l. 使用單位應(yīng)當(dāng)設(shè)法將通入風(fēng)機(jī)中的煤氣預(yù)先凈化，否則，將會引起化學(xué)作用，產(chǎn)生腐蝕或煤焦油過多，影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成破壞事故。
m. 葉輪的平衡性除了動平衡試驗(yàn)外，還取決于本身放置位置是否平穩(wěn)，基礎(chǔ)是否牢固,廠房通風(fēng)，電動機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)平衡以及葉輪是否不均勻的磨損。
n. 風(fēng)機(jī)安裝結(jié)束（或長時間停車），應(yīng)先用空氣進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)以證實(shí)它完全正常，再輸送煤氣。
2. 運(yùn)轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備工作
(1) 檢查機(jī)器各部分是否緊固和清潔。
(2) 檢查進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥門是否靈活，各種儀表開關(guān)是否正常，安全防護(hù)設(shè)施是否安裝完畢。
(3) 進(jìn)行空氣試車時應(yīng)保證煤氣管道密閉，只允許將風(fēng)機(jī)部分通向大氣層。
(4) 風(fēng)機(jī)按照電動機(jī)的要求接上電源。
(5) 檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否有磨擦、碰撞現(xiàn)象。
(6) 檢查風(fēng)機(jī)各部分潤滑油是否足夠。
11.啟動
(1) 漸漸地打開出口閥門和進(jìn)口閥門到需要程度，應(yīng)注意電動機(jī)是否過載，如電動機(jī)過載應(yīng)控制進(jìn)出口流量，不得超過規(guī)定。
(2) 仔細(xì)傾聽風(fēng)機(jī)內(nèi)部是否有不正常的摩擦聲。
(3) 仔細(xì)注意機(jī)器有無振動或不正常的噪音，如有振動或不正常的噪聲應(yīng)立即停車檢查原因。
(4) 檢查軸承溫升是否正常，一般不超過室內(nèi)溫度35℃～40℃，軸承表溫最高不大于65℃。
(5) 檢查進(jìn)出口管道嚴(yán)密性和各種儀表使用是否正常。
六、維護(hù)和檢修
　　為了避免由于維護(hù)不當(dāng)而引起人為故障發(fā)生，預(yù)防風(fēng)機(jī)及電機(jī)各方面自然故障的發(fā)生，確保風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮設(shè)備的效能，延長風(fēng)機(jī)使用壽命，必須加強(qiáng)對風(fēng)機(jī)的維護(hù)。
1. 維護(hù)工作注意事項(xiàng)：
(1) 只有風(fēng)機(jī)設(shè)備完全正常的情況下方可運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2) 如果風(fēng)機(jī)設(shè)備在檢修后開動，則應(yīng)注意風(fēng)機(jī)各部位是否正常。
(3) 停車后，要立即用蒸氣沖洗葉輪及機(jī)殼內(nèi)部的灰塵、污垢等雜質(zhì)。
(4) 為了確保人身安全，風(fēng)機(jī)的維護(hù)必須在停車時進(jìn)行。


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