CN102747364B

CN102747364B - 一种齿式联轴器内孔的修复方法

Info

Publication number: CN102747364B
Application number: CN201210195677.6A
Authority: CN
Inventors: 付宇明; 郑丽娟; 张金森; 王军
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: CN102747364A

Abstract

一种齿式联轴器内孔的修复方法，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层，采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，采用同轴送粉方法，采用大功率CO₂激光器扫描，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，齿式联轴器后热处理，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔进行机械加工，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，然后对齿式联轴器加工精度检测，最后进行包装。本发明与现有技术相比具有使齿式联轴器可连续使用，性能更好，使用寿命长，工艺简单，可控性强，能源消耗少等优点。

Description

一种齿式联轴器内孔的修复方法

技术领域

本发明涉及一种机械传动件的修复方法，尤其涉及一种齿式联轴器内孔的修复方法。

背景技术

齿式联轴器是广泛应用于冶金、矿山、起重运输、造纸、通用等领域的机械传动件，齿式联轴器的性能优劣以及使用寿命直接影响设备的作业率和机械产品的质量。由于工作环境比较复杂，受温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等因素的影响，使得齿式联轴器内孔磨损，出现质心或惯性主轴与其回转轴线不重合，在运转时将产生不平衡离心惯性力、离心惯性力矩和动挠度的现象，从而使得轴齿与内齿啮合不正确，造成局部接触，出现附加力矩，这种问题必然导致齿式联轴器内齿圈产生较大轴向位移量，从而内外齿面磨损严重，不能啮合，甚至还可能发生断齿及对口螺栓折断现象，从而影响机器的正常工作和使用寿命，齿式联轴器经常损坏调换，不仅造成生产成本的增加，而且影响生产线的作业率，增加了维修工作。

目前，常见的堆焊及喷涂工艺由于其本身技术的特点，很难做到对齿式联轴器内孔的修复以及使用寿命的提高，针对如何提高齿式联轴器寿命问题，国内外开展了多方面的研究工作，主要在材料冶炼过程中合金化学成分配比、热处理工艺等方面展开了研究，制备适合齿式联轴器工况条件的材质，但是由于这些材质均采用单一材料，其价格、硬度、耐磨性、强度及塑性和韧性等指标难以达到兼顾，无法满足齿式联轴器复杂工况的特殊要求，不具备良好的适应性。所以，对齿式联轴器内孔的修复是提高齿式联轴器使用寿命，保证企业生产的顺利发展，获得更大经济效益的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅使齿式联轴器可连续使用，性能更好，使用寿命长，而且工艺简单，可控性强，能源消耗少，成本低，对环境污染小的齿式联轴器内孔的修复方法。

本发明主要是利用激光熔覆的方式对齿式联轴器内孔进行修复，其技术方案如下：包括以下步骤：

a. 对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定内孔磨损部位及其磨损量；

b. 对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估；

c. 根据检测结果，去除齿式联轴器内孔的磨损疲劳层，一般去掉0.5～4mm，以出现新的加工面；

d. 根据内孔的磨损程度，制定激光修复工艺、工时等；

e. 采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层后齿式联轴器无表面和内部裂纹等缺陷；

f. 检测联轴器母材材质的硬度及成分；

g. 根据检测结果制备Ni55与纳米WC合金粉末，即将Ni55粉末最好是100-320目Ni55粉末与纳米WC粉末最好是1200~1600目纳米WC粉末按比例进行混合，其中Ni55粉末占总质量的97%～99%，纳米WC粉末占总质量的1%～3%，制备时，最好将按比例配制好的Ni55粉末和纳米WC粉末放入机械式混粉器中，混合1～2小时后得到Ni55与纳米WC合金粉末。

将齿式联轴器固定在激光加工机床上，采用CO₂激光器，设定激光器的熔覆技术参数，优选的技术参数为：激光功率p=1000～7500w，光斑直径3mm，搭接率10%～50%，扫描速度100mm/min～1500mm/min，对磨损的齿式联轴器内孔采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉器的粉末传输速度为150～200g/min，熔覆1～4层Ni55与纳米WC合金粉末在齿式联轴器内孔的表面，合金熔覆层厚度达到1～5mm；

i. 对激光熔覆后的齿式联轴进行去应力退火，温度为300～500℃，保温2～4小时，然后随炉缓冷；

j. 对磨损的齿式联轴器内孔修复后，按照图纸及有关技术要求进行机械加工，按照图纸及有关技术要求对激光修复后的内孔进行机械加工，包括车、镗、磨等加工；

k. 对加工后的工件进行表面着色探伤检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；

l. 对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

本发明应用激光熔覆方式修复磨损的齿式联轴器内孔，不仅解决了磨损的齿式联轴器内孔难以修复的问题，还延长了齿式联轴器的使用寿命；由于通过纳米WC作为增强相，可使得熔覆层内部颗粒结合紧密，致密性提高，另外纳米WC颗粒呈表面较为平滑的米粒状，在摩擦副接触表面起“微滚针”的作用，使的部分滑动摩擦转变为滚动摩擦，有利于降低摩擦系数从而使得齿式联轴器具有高寿命、高耐磨性、高强度等优异综合特性，此外，用于修复的合金粉末性能比齿式联轴器本身的材料性能要好，同时激光熔覆方式也会提高材料的性能，所以修复后的齿式联轴器比原件的性能要好，并且可以在机械传动机构中连续使用，大大延长使用寿命。

本发明与现有技术相比还具有如下优点：

1、工艺简单，可控性强，提高使用效率；

2、降低成本，降低资源和能量消耗，减少对环境的污染；

附图说明 图1为齿式联轴器内孔修复前的主视剖面示意图。

图2为齿式联轴器内孔修复后的主视剖面示意图。

具体实施方式

实施例1

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层2mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的99%，纳米WC粉末占总质量的1%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为150g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1200W，光斑直径3mm，搭接率10%，扫描速度500mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆两层，合金层厚度为3mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为400℃，保温2小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

实施例2

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层2.5mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的98.5%，WC粉末占总质量的1.5%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为150g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1500W，光斑直径3mm，搭接率20%，扫描速度800mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆三层，合金层厚度为3.5mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为350℃，保温2.5小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

实施例3

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层3mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的98%，WC粉末占总质量的2%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为160g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1700W，光斑直径3mm，搭接率30%，扫描速度900mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆三层，合金层厚度为4mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为400℃，保温3小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

实施例4

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层1.5mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的97.5%，WC粉末占总质量的2.5%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为180g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1300W，光斑直径3mm，搭接率25%，扫描速度600mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆两层，合金层厚度为2.5mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为350℃，保温2小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

实施例5

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层3.5mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的97%，WC粉末占总质量的3%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为180g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1800W，光斑直径3mm，搭接率35%，扫描速度1000mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆三层，合金层厚度为4.5mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为350℃，保温3.5小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

实施例6

首先对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定如图1所示的齿式联轴器内孔磨损部位及其磨损量，对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估，测量齿式联轴器各部分尺寸查看是否适合激光熔覆修复标准，然后去除齿式联轴器内孔表面疲劳层1.5mm，确保齿式联轴器表面无裂纹等严重的缺陷；采用机械混合方法将按比例配制的Ni55及纳米WC粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1.5小时，合金粉末的混合比例为：Ni55粉末占总质量的98%，WC粉末占总质量的2%，采用同轴送粉方法，送粉器的粉末传输速度为200g/min，采用CO₂激光器扫描，激光器功率P=1600W，光斑直径3mm，搭接率40%，扫描速度700mm/min，将Ni55与纳米WC合金粉末熔覆在齿式联轴器内孔的表面，熔覆两层，合金层厚度为2.5mm；为了降低熔覆区的残余应力，保持熔覆金属硬度的均匀一致性，防止产生冷裂纹，齿式联轴器后热处理温度为400℃，保温3.5小时，然后随炉缓冷；对冷却后的齿式联轴器内孔按照图纸及有关技术要求进行机械加工，去掉1mm，获得尺寸、表面工艺均满足要求的齿式联轴器，如图2所示，然后检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿式联轴器机械性能的缺陷；对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装。

Claims

1.一种齿式联轴器内孔的修复方法，包括以下步骤：a. 对齿式联轴器设备进行解体拆卸，打标识，清洗工件，检测尺寸，确定内孔磨损部位及其磨损量；b. 对齿式联轴器的内孔进行径向、端面跳动检查，对工件进行失效分析及其寿命评估；c. 根据检测结果，去除齿式联轴器内孔的磨损疲劳层，以出现新的加工面；d. 根据内孔的磨损程度，制定激光修复工艺、工时；e.采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层后齿式联轴器无表面和内部缺陷；f.检测联轴器母材材质的硬度及成分；h. 将齿式联轴器固定在激光加工机床上，采用CO₂激光器，设定激光器熔覆技术参数，对磨损的齿式联轴器内孔采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉器的粉末传输速度为150～200g/min，熔覆1～4层Ni55与纳米WC合金粉末在齿式联轴器内孔的表面，合金熔覆层厚度达到1～5mm；i.对激光熔覆后的齿式联轴进行去应力退火，温度为300～500℃，保温2～4小时，然后随炉缓冷；j.对磨损的齿式联轴器内孔修复后，按照图纸及有关技术要求进行机械加工，按照图纸及有关技术要求对激光修复后的内孔进行机械加工；k. 对加工后的齿式联轴器进行表面着色探伤检测是否有影响齿式联轴器机械性能的缺陷；l.对齿式联轴器加工精度检测，并对其进行校核，检验其修复质量是否合格，检验合格后在成品件涂防锈油，最后进行包装；其特征是：完成检测联轴器母材材质的硬度及成分后，根据检测结果制备Ni55与纳米WC合金粉末，即将100-320目Ni55粉末与1200~1600目纳米WC粉末按比例进行混合，其中Ni55粉末占总质量的97%～99%，纳米WC粉末占总质量的1%～3%，制备时，将按比例配制好的Ni55粉末和纳米WC粉末放入机械式混粉器中，混合1～2小时后得到Ni55与纳米WC合金粉末；然后进入h步骤的激光熔覆。

2.根据权利要求1所述的齿式联轴器内孔的修复方法，其特征是：CO₂激光器的技术参数为：激光功率p=1000～7500w，光斑直径3mm，搭接率10%～50%，扫描速度100mm/min～1500mm/min。

3.根据权利要求1所述的齿式联轴器内孔的修复方法，其特征是：去除齿式联轴器内孔的磨损疲劳层，去掉0.5～4mm，以出现新的加工面。