一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】，特別指大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)的工藝方法。本發(fā)明是在零部件表面預(yù)置一層能滿足使用要求的特制粉末材料,然后用高能激光束對(duì)涂層進(jìn)行快速掃描處理。預(yù)置粉末在瞬間熔化并凝固涂層下基體金屬隨之熔化一薄層二者之間的界面在很窄的區(qū)域內(nèi)迅速產(chǎn)生分子或原子級(jí)的交互擴(kuò)散,同時(shí)形成牢固的冶金結(jié)合。在快速加熱下基體受熱影響極小,無變形。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在以鑄鋼和青銅合金作為基材上局部和整面積的巴氏合金激光熔覆層，厚度根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)1.0-15mm巴氏合金層。實(shí)現(xiàn)巴氏合金與不同基材的冶金結(jié)合，激光熔覆層具有稀釋度小，組織致密、無脫層、無氣孔、無夾渣、無裂紋等質(zhì)量缺陷。
【專利說明】一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】，特別指大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，特別能源領(lǐng)域?qū)吮?、大型火力發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的性能要求越來越高,其相對(duì)應(yīng)的配套的軸瓦性能質(zhì)量要求高，軸瓦的質(zhì)量而直接影響到機(jī)組的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)。軸瓦以鑄鋼和青銅合金作為基體，在基體上澆鑄巴氏合金制造加工而成。在實(shí)際運(yùn)行中因各種原因造成軸瓦巴氏合金出現(xiàn)裂紋、磨損、劃傷、脫層或者燒損，造成機(jī)組正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)，必須采取一種更快速更高效的制做或修復(fù)巴氏合金軸瓦的方法，恢復(fù)軸瓦的使用性能。
[0003]激光熔覆技術(shù)作為一種先進(jìn)的再制造技術(shù)，近年來得到迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)是在需處理的零部件表面預(yù)置一層能滿足使用要求的特制粉末材料，然后用高能激光束對(duì)涂層進(jìn)行快速掃描處理。預(yù)置粉末在瞬間熔化并凝固涂層下基體金屬隨之熔化一薄層二者之間的界面在很窄的區(qū)域內(nèi)迅速產(chǎn)生分子或原子級(jí)的交互擴(kuò)散，同時(shí)形成牢固的冶金結(jié)合。在快速加熱下基體受熱影響極小，無變形。
[0004]該項(xiàng)技術(shù)主要特點(diǎn)為:
(1)可通過混合不同合金粉末進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，得到完全致密的冶金結(jié)合層，結(jié)合強(qiáng)度
聞;
(2)由于快速加熱和冷卻，激光`熔覆層組織均勻致密，微觀缺陷少性能優(yōu)于其它工
藝；
(3)激光束的功率、位置和形狀等能夠精確控制，易實(shí)現(xiàn)選區(qū)甚至微區(qū)熔覆，且對(duì)基體的熱影響甚微；
(4)熔覆層的稀釋度小，且可精確控制；
(5)屬于無接觸型處理，便于自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)柔性加工。
[0005]在現(xiàn)有的對(duì)巴氏合金制做或修復(fù)的技術(shù)中，專利號(hào)為97123228 “一種大型軸瓦直接焊巴氏合金釬劑及使用方法”，該專利釬劑主要含有氯化銨、氯化亞錫、氯化鋅、氧化鈰及適量的調(diào)合用蒸餾水。使用它時(shí)，先清洗干凈軸瓦修補(bǔ)面，再刷涂一層釬劑，接著加熱軸瓦基體到180°C-220°C，然后用巴氏合金焊條進(jìn)行掛底和堆焊或澆注。施焊后降至常溫后用熱水清渣。
[0006]專利號(hào)為201210571271“巴氏合金鎢極惰性氣體保護(hù)機(jī)器人工作站的焊接方法”，該專利一種巴氏合金鎢極惰性氣體保護(hù)機(jī)器人工作站的焊接方法，包括:①將待焊接滑塊、推力塊零件固定；②打開焊接設(shè)備電源，并接通惰性保護(hù)氣體；③選擇焊接材料和保護(hù)氣體；④將弧焊機(jī)器人的焊槍移動(dòng)至焊接位置，引燃電弧，將絲狀巴氏合金送至電弧處熔化后點(diǎn)狀分布于零件的表面，同步橫向移動(dòng)直至在所形成的巴氏合金面上重復(fù)操作增加零件表面巴氏合金的厚度；⑤關(guān)閉焊接設(shè)備電源，停止向焊接位置通惰性保護(hù)氣體，自然冷卻所釬焊的巴氏合金層。
[0007]專利號(hào)為201210396133“一種制作巴氏合金的熱噴涂噴焊工藝”，該專利包括以下步驟:a酸洗，將車削待噴涂的工件浸泡在35% -37%的鹽酸內(nèi)5-10分鐘后取出；b用清水沖洗干凈使待噴涂工件的表面不能有鐵銹、雜質(zhì)；c堿煮，將酸洗干凈的工件浸泡在燒開的堿水中10-20分鐘后取出；(1用開水煮15-25分鐘取出，使得待噴涂表面不能有鐵銹油污，如果有的話再次進(jìn)行處理^將合格的工件放在電爐內(nèi)加熱后取出；f用噴槍噴一層防氧化的材料，再用熱噴涂技術(shù)加工過渡層，檢查處理后再噴涂巴氏合金涂層。
[0008]專利號(hào)為201310042583 “軸瓦噴涂巴氏合金的工藝”，該專利包括去除應(yīng)力、粗加工、脫氫處理、精加工、搪錫處理、噴涂和爐內(nèi)融合等步驟。
[0009]以上幾種技術(shù)存在工序復(fù)雜、結(jié)合強(qiáng)度較差、熱量高等方面的不足，利用激光熔覆實(shí)現(xiàn)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)，如何將激光熔覆技術(shù)有效的應(yīng)用在有色金屬的修復(fù)，也是本領(lǐng)域需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】中存在問題和不足加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，無需大型設(shè)備的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法，本發(fā)明包括以下工藝步驟:
對(duì)軸瓦的損傷方式進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)是局部損傷還是整體損傷方式；
對(duì)軸瓦進(jìn)行表面著色探傷檢測(cè)和超聲波檢測(cè)；
對(duì)損傷的巴氏合金層采用機(jī)械加工方式去除表面疲勞損傷層，并進(jìn)行無損探傷檢測(cè)，確認(rèn)表面及結(jié)合面無缺陷和脫層現(xiàn)象；
軸瓦的損傷區(qū)域利用激光器設(shè)備進(jìn)行激光熔覆，熔覆前對(duì)軸瓦熔覆區(qū)域使用清洗劑清洗表面進(jìn)行潔凈處理，其激光熔覆工藝參數(shù)為:功率為1000-3000W，光斑直徑為3-5mm，掃描速度為8-30mm/s，焦距300-400mm，搭接率20-30%，預(yù)置粉料厚度1.0_2.0mm，根據(jù)軸瓦巴氏合金層不同損傷程度，激光熔覆層厚度1.0-15_，并按照?qǐng)D紙尺寸留1.5-2.0mm加工余量；
熔覆材料成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)):10% -13%的Sb、5% -7%的Cu、0.02% -0.04%的Pb、
0.01% -0.04%的 As、0.01% -0.02%的 B1、0.01% -0.03%的 CcU0.01% -0.03%的 Fe 和余量的Sn組成，目數(shù)為-120~+300 ;
按圖紙要求恢復(fù)；
進(jìn)行著色和超聲波探傷檢測(cè)，不允許出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋和脫層等缺陷。
[0011]本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦修復(fù)提供了一種全新的修復(fù)方法；
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在以鑄鋼和青銅合金作為基材上局`部和整面積的巴氏合金激光熔覆層，厚度根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)1.0-15mm巴氏合金層。實(shí)現(xiàn)巴氏合金與不同基材的冶金結(jié)合，激光熔覆層具有稀釋度小，組織致密、無脫層、無氣孔、無夾渣、無裂紋等質(zhì)量缺陷；
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、快速、無污染和自動(dòng)化程度高，工藝和方法適應(yīng)性強(qiáng)，解決了其它方法的工藝流程復(fù)雜、周期長(zhǎng)、能耗大的不足；
本發(fā)明的激光設(shè)備為C02氣體激光器、YAG激光器、半導(dǎo)體激光器以及光纖激光器,通用性強(qiáng)；
本發(fā)明具有廣泛的外延性和擴(kuò)展性，對(duì)激光熔覆技術(shù)在其它有色金屬領(lǐng)域的拓展、應(yīng)用具有一定的借鑒指導(dǎo)意義。
[0012]【具體實(shí)施方式】 實(shí)施方式1:
為解決某火力發(fā)電廠60麗發(fā)電機(jī)青銅合金雙環(huán)密封瓦巴氏合金面脫層和磨損的問題，采用本發(fā)明工藝實(shí)現(xiàn)青銅合金密封瓦巴氏合金面局部脫層和表面磨損的加工處理，具體方法如下:
1、對(duì)巴氏合金表面進(jìn)行著色探傷和超聲波檢測(cè)，確認(rèn)損傷的方式和部位；
2、采用機(jī)械加工方式，對(duì)巴氏合金整表面疲勞磨損層進(jìn)行車削處理；
3、采用手工打磨方式，對(duì)局部巴氏合金脫層的區(qū)域進(jìn)行打磨，直到著色探傷檢測(cè)無脫層為止，青銅合金密封瓦交界的巴氏合金全部清理干凈，見青銅合金本體顏色；
4、將密封瓦夾持在工裝卡盤上，進(jìn)行激光熔覆作業(yè)，其中激光熔覆過程的工藝參數(shù)為:功率為2500W，光斑直徑為3.5mm，掃描速度為16mm/s，焦距300mm，搭接率20%，預(yù)置粉料厚度1.0mm。恢復(fù)圖紙尺寸留1.5-2.0mm加工余量。
[0013]5、機(jī)械加工復(fù)型:按圖紙要求進(jìn)行尺寸恢復(fù)。
[0014]6、最終進(jìn)行著色和超聲波探傷檢測(cè)，無氣孔、夾渣、裂紋和脫層等缺陷。
[0015]實(shí)施方式2:` 為修復(fù)某火力發(fā)電廠100麗發(fā)電機(jī)支撐軸瓦巴氏合金表面出現(xiàn)數(shù)條深1.5-2.0mm寬
2-3mm的劃傷溝槽，具體操作方法如下:
1、對(duì)支撐軸瓦巴氏合金表面進(jìn)行著色探傷和超聲波檢測(cè)，確認(rèn)無脫層和裂紋現(xiàn)象；
2、采用手工方式對(duì)支撐軸瓦巴氏合金溝槽表面進(jìn)行清理打磨和油脂的潔凈處理；
3、將支撐軸瓦固定住，對(duì)溝槽進(jìn)行激光熔覆作業(yè)，其中激光熔覆過程的工藝參數(shù)為:功率為1500W，光斑直徑為3.0mm，掃描速度為12mm/s，焦距300mm，搭接率20%，預(yù)置粉料厚度1.2_。高于基體表面0.8-1.2mm的加工余量；
4、采用手工鉗修方法，留0.03-0.05mm的余量與軸徑進(jìn)行對(duì)研處理；
5、進(jìn)行著色和超聲波探傷檢測(cè)，無氣孔、夾渣、裂紋和脫層等缺陷。
[0016]本實(shí)施例可利用半導(dǎo)體激光器和光纖激光器在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)軸瓦缺陷快速恢復(fù)。
[0017]本發(fā)明所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法，其特征在于工藝步驟如下: 對(duì)軸瓦的損傷方式進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)是局部損傷還是整體損傷； 對(duì)軸瓦進(jìn)行表面著色探傷檢測(cè)和超聲波檢測(cè)； 對(duì)損傷的巴氏合金層采用機(jī)械加工方式去除表面疲勞損傷層，并進(jìn)行無損探傷檢測(cè)，確認(rèn)表面及結(jié)合面無缺陷和脫層現(xiàn)象； 軸瓦的損傷區(qū)域利用激光器設(shè)備進(jìn)行激光熔覆，熔覆前對(duì)軸瓦熔覆區(qū)域使用清洗劑清洗表面進(jìn)行潔凈處理，其激光熔覆工藝參數(shù)為:功率為1000-3000W，光斑直徑為3-5mm，掃描速度為8-30mm/s，焦距300-400mm，搭接率20-30%，預(yù)置粉料厚度1.0_2.0mm，根據(jù)軸瓦巴氏合金層不同損傷程度，激光熔覆層厚度1.0-15_，并按照?qǐng)D紙尺寸留1.5-2.0mm加工余量； 熔覆材料成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)):10% -13%的Sb、5% -7%的Cu、0.02% -0.04%的Pb、0.01% -0.04%的 As、0.01% -0.02%的 B1、0.01% -0.03%的 Cd、0.01% -0.03%的 Fe 和余量的Sn組成，目數(shù) 為-120-+300 ; 按圖紙技術(shù)要求和尺寸恢復(fù)； 進(jìn)行著色和超聲波探傷檢測(cè)，不允許出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋和脫層等缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法，其特征在于所述的激光器設(shè)備為C02氣體激光器、YAG激光器、半導(dǎo)體激光器以及光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸瓦激光快速修復(fù)工藝方法，其特征在于所述的按圖紙技術(shù)要求和尺寸恢復(fù)，可以采用機(jī)械加工到尺寸要求，或者采用手工方式打磨留余量后對(duì)研。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK103451650SQ201310462844
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】周武軍 申請(qǐng)人:岳陽(yáng)大陸激光技術(shù)有限公司