CN103212937A - 一种在线堆焊修复风机轴颈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型机械设备维修领域，具体地，涉及一种在线堆焊修复风机轴颈的方法。本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，包括以下步骤：1）预处理：清除轴颈磨损处表面油污后用机械冷加工方法去除轴颈磨损处的实效材料直至露出金属光泽；2）堆焊：采用对称焊接方式，每条焊道焊完后对轴端进行锤击；3）轴颈研磨：先粗打磨，将焊接后区域打磨至表面平整；然后，精打磨，在粗打磨后的焊接区域进一步打磨后，使用千斤顶工装将轴颈两端顶起，使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处；最后，研磨抛光。本发明具有设备投资小，操作简单，修复效果好等优点，在现场应用中取得了良好的效果。

Description

一种在线堆焊修复风机轴颈的方法

技术领域

本发明涉及大型机械设备维修领域，具体地，本发明涉及一种在线堆焊修复风机轴颈的方法。

背景技术

现有钢铁生产设备中，大型风机是重要的组成部分，在长时间高强度的恶劣环境下工作，由于轴承的润滑、风机不平衡振动等引起的设备异常，很容易造成轴径磨损、轴径抱死等大型机械故障。如果出现上述现象，现阶段很多企业会组织人员选用备用风机转子对其更换处理。更换新转子后在重新对转子联轴器进行找正对中处理，更换下来的旧风机转子不是报废，就是返厂修复。修复费大多很昂贵，大约是原转子备件费用的60%左右，并且修复加工周期比较长，以上的处理方法即浪费大量宝贵的时间，用影响了企业正常生产。

发明内容

本发明的发明人为解决上述问题，提出并实现了本发明。

本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，包括以下步骤：

1）预处理：清除轴颈磨损处表面油污后用机械冷加工方法去除轴颈磨损处的实效材料直至露出金属光泽；

2）堆焊：采用对称焊接方式，每次焊接区域宽度控制在60mm以内，区域焊接完成后，将轴旋转180°焊接对称区域；焊道长度小于50mm，对上述焊接区域宽度和焊道长度的限定可以保证相对较小的焊接应力，获得较好的焊接质量。每条焊道焊完后对轴端进行锤击，以消除焊接应力，将引起风机轴端变形的一切不利影响降低、消除，确保风机轴不因残余应力过大，而造成形变量超差；

3）轴颈研磨：a粗打磨，将焊接后区域打磨至表面平整，圆柱度精度达到0.4mm以内；

b精打磨，在粗打磨后的焊接区域进一步打磨至圆柱度精度小于0.25mm后，使用千斤顶工装将轴颈两端顶起，然后用砂布包裹打磨后的焊接区域一周，垫羊毛毡，使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处直到焊接处圆柱度精度达到0.15mm以内，圆柱度误差小于或等于0.08mm；

c研磨抛光，对精打磨后的焊接区域进行研磨，使表面精度达到R0.8，圆柱度精度达到0.1mm以内，圆柱度误差小于或等于0.05mm。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，步骤1）所述机械冷加工方式可以为使用角向磨光机装砂布轮打磨抛光。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，步骤1）所述预处理后还需要对轴端进行表面探伤检测，确认轴端无缺陷；当轴端有缺陷时，需要使用砂轮机对其进行打磨，消除缺陷。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，上述焊接采用钨极氩弧焊焊接方式。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，焊接时使用与轴颈相匹配的焊接材料。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，进行焊接时，使用百分表实时检测轴端的变形情况，对变形进行矫正。所述百分表安装在风机轴端的固定不受干扰处或非风机轴基体位置，使表头的测量点位于轴端未磨损处。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，所述圆环形模具包括模具主体、把手和螺栓；所述模具主体呈一处开口的圆形，开口处设置把手，所述把手与模具主体开口处两端一体连接，所述螺栓套于把手外周。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，当使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处时，先使用模具主体套住轴颈焊接处所在轴颈圆周，在把手处拧紧螺栓，握住把手旋转。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，上述使用的千斤顶工装的顶盘呈凹槽状，该凹槽状的顶盘两端分别设置有滚动轴承用于支撑风机主轴。这种工装结构简单，使用安全可靠。只要在风机主轴两侧合适位置，放置本工装，在顶起千斤顶同时，使风机主轴脱离轴承座一段合适距离，在工装两侧轴承的作用下，风机转子在人力作用下就能自由旋转。在修复过程中，使用本发明的千斤顶工装顶起风机转子，风机转子轴径的转动过程和速度能很容易被人工控制，这样能保证修复风机轴径的堆焊作业的连续性，获得较好的堆焊质量。堆焊作业完成后，在研磨轴径过程中，被千斤顶顶起脱离轴瓦一定距离的轴径，能够在不被干扰的情况下套入圆环形模具，并且在轴径上旋转模具能够获得较高的修复质量。

根据本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法，上述研磨采用油石研磨，并且使用圆环形模具辅助研磨。本发明所使用的圆环形模具采用和轴径相同的研磨加工表面，使原有研磨修复过程中的现有修复工具和轴径的线接触变成了圆周面接触。在轴径精打磨或抛光打磨过程中，能提高作业人员的操作水平，获得较高的加工精度。

本发明采用钨极氩弧焊堆焊修复大型转子轴径具有焊接热影响区小、残余应力小、修复时间短等优点，修复后的风机振动量在2.5mm/s以内，完全符合生产需要。这种在线堆焊修复风机轴径的方法，比纳米摩擦复合电喷镀、超音速电弧喷涂、激光熔覆、离子注入等先进修复技术相比，具有设备投资小，操作简单，修复效果好等优点，在现场应用中取得了良好的效果。

附图说明

图1本发明的圆环形模具示意图。

图2本发明的千斤顶工装示意图。

图3本发明的风机轴卡规示意图。

附图标识

1、风机主轴   2、羊毛毡    3、模具主体    4、把手

5、螺栓       6、风机轴端  7、滚动轴承    8、千斤顶主体

具体实施方式

在实施本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法前，进行修复前准备工作。准备工装，根据轴的直径，制作风机轴卡规；准备磨光机、砂纸、表面探伤剂、研磨轴模具等（用于打磨、探伤）；准备PANA-TIG TSP300型氩弧焊机、氩气、空气锤、空压机等（用于焊接、应力消除）；

使用本发明的在线堆焊修复风机轴颈的方法修复风机轴颈，包括以下步骤：

1）预处理：清除轴颈磨损处表面油污后用机械冷加工方法去除轴颈磨损处的实效材料直至露出金属光泽。

上述机械冷加工方法的具体操作为用角向磨光机装砂布轮打磨抛光。同时，对轴端进行表面探伤检测，确认轴端无缺陷；当轴端有缺陷时，需要使用砂轮机对其进行打磨，消除缺陷。表面探伤检测方法为：向轴端喷涂表面探伤剂，干燥后擦除，检查表面探伤。

2）堆焊：

焊接材料选择：焊接前在风机上选择适当位置进行焊接试验，确定焊接材料，保证焊接材料与基体的结合情况、材料匹配、焊接材料的耐磨等性能。例如风机轴的材质为45#钢，针对性选择焊接材料LJ—6031进行焊接试验。

焊接工艺：根据失效分析、材料检测的结果，在焊接试验确认的基础上进行焊接施工。采用对称焊接方式，每次焊接区域宽度控制在60mm以内，区域焊接完成后，将轴旋转180°焊接对称区域；焊接采用手工钨极氩弧焊，短弧短焊道低热输入量保养焊接技术。焊接时焊道长度小于50mm，每条焊道焊完后对轴端进行锤击，以消除焊接应力，将引起风机轴端变形的一切不利影响降低、消除，确保风机轴不因残余应力过大，而造成形变量超差。

进行焊接前，可以在风机轴端的固定不受干扰处、非风机轴基体位置（轴承座）安装一个百分表，使表头的测量点位于轴端未磨损处，同时必须不得妨碍焊接、修研施工。先旋转风机，并在测量点圆周处标记位置，记录风机的原始形变量，用作径向跳动的标定值。焊接时，使用百分表实时检测轴端的变形情况，动态监控，动态调整，对百分表所监测到的变形量进行反变形矫正，将焊接变形控制在允许范围之内。矫正方法如上述，焊接时用小钢锤敲击风机轴端，防止风机轴产生较大内应力引起焊缝断裂。

3）轴颈研磨：a粗打磨，将焊接后区域打磨至表面平整，圆柱度精度达到0.4mm以内；粗打磨后进行探伤确认，确保无任何焊接缺陷。若存在缺陷则打磨至无裂纹后重新焊接。

b精打磨，探伤合格后，利用直线尺、风机轴卡规（如图3所示）和红丹油测量并用稍细抛光机打在粗打磨后的焊接区域进一步打磨至圆柱度精度小于0.25mm，使用千斤顶工装将轴颈两端顶起10mm，然后用砂布包裹打磨后的焊接区域一周，垫羊毛毡，使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处直到焊接处圆柱度精度达到0.15mm以内，圆柱度误差小于或等于0.08mm；

上述圆环形模具如图1所示，所述圆环形模具包括模具主体3、把手4和螺栓5；所述模具主体3呈一处开口的圆形，开口处设置把手4，所述把手与模具主体开口处两端一体连接，所述螺栓5套于把手外周。当使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处时，先使用模具主体3套住轴颈焊接处所在轴颈圆周，在把手4处拧紧螺栓5，握住把手旋转。具体操作为：在轴颈堆焊处用100目砂布包裹一周，垫上羊毛毡2后用模具主体3卡住，在把手4处并拧紧螺栓5，使有一定的预紧力。利用把手最大限度的旋转研磨轴径，每隔10分钟，旋转风机转子90度。旋转两周后，更换同型号新砂布，以次类推，更换更细的砂布，直到轴的圆柱度精度和圆度误差达到上述要求。

上述千斤顶工装结构如图3所示，设置于千斤顶主体3上方的顶盘呈凹槽状，槽两端分别设置有滚动轴承2用于支撑风机轴端6。

c研磨抛光，对精打磨后的焊接区域进行研磨，焊缝表面涂红丹油，采用油石研磨和研磨轴模具辅助研磨，使表面精度达到R0.8以上，圆柱度精度达到0.1mm以内，圆柱度误差小于或等于0.05mm，使达到风机正常运行的尺寸公差要求。

最后进行轴瓦安装：1）轴瓦安装前需要对轴瓦进行研磨。按照配合公差和尺寸要求，在轴瓦上涂抹红丹油，对轴和轴瓦进行多次配合、修整，以达到要求；2）用铜质垫片调整轴瓦和轴承座的间隙，保证在要求公差内。

Claims (11)

1.一种在线堆焊修复风机轴颈的方法，包括以下步骤：

1）预处理：清除轴颈磨损处表面油污后用机械冷加工方法去除轴颈磨损处的实效材料直至露出金属光泽；

2）堆焊：采用对称焊接方式，每次焊接区域宽度控制在60mm以内；焊道长度小于50mm，每条焊道焊完后对轴端进行锤击；

3）轴颈研磨：先粗打磨，将焊接后区域打磨至表面平整，圆柱度精度达到0.4mm以内；

然后，精打磨，在粗打磨后的焊接区域进一步打磨至圆柱度精度小于0.25mm后，使用千斤顶工装将轴颈两端顶起，使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处直到焊接处圆柱度精度达到0.15mm以内，圆柱度误差小于或等于0.08mm；

最后，研磨抛光，使焊接区域表面精度达到R0.8以上，圆柱度精度达到0.1mm以内，圆柱度误差小于或等于0.05mm。

2.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，步骤1）所述机械冷加工方式为使用角向磨光机装砂布轮打磨抛光。

3.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，步骤1）所述预处理后对轴端进行表面探伤检测，确认轴端无缺陷；当轴端有缺陷时，使用砂轮机打磨。

4.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，焊接采用钨极氩弧焊。

5.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，焊接时使用与轴颈相匹配的焊接材料。

6.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，进行焊接时，使用百分表实时检测轴端的变形情况，对变形进行矫正。

7.根据权利要求6所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，所述百分表安装在风机轴端的固定不受干扰处或非风机轴基体位置，使表头的测量点位于轴端未磨损处。

8.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，所述圆环形模具包括模具主体、把手和螺栓；所述模具主体呈一处开口的圆形，开口处设置把手，所述把手与模具主体开口处两端一体连接，所述螺栓套于把手外周。

9.根据权利要求1或8所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，当使用圆环形模具旋转研磨轴颈焊接处时，先使用模具主体套住轴颈焊接处所在轴颈圆周，在把手处拧紧螺栓，握住把手旋转。

10.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，所述千斤顶工装的顶盘呈凹槽状，该凹槽状的顶盘两端分别设置有滚动轴承用于支撑风机主轴。

11.根据权利要求1所述的在线堆焊修复风机轴颈的方法，其特征在于，所述研磨采用油石研磨，并且使用圆环形模具辅助研磨。

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