CN104141129B - 一种螺杆的修复方法 - Google Patents
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Abstract
一种螺杆的修复方法，首先检测螺杆磨损尺寸，然后再去除螺杆表面疲劳层；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.1～0.15％，Cr15～17％，Ni3.5～4％，Mo1.5～1.9％，余量为Fe；采用机械式混粉器将该合金化粉末混合均匀；采用同轴送粉方法，通过大功率半导体激光器扫描固定在四轴数控加工机床上的螺杆，将合金粉末熔覆在螺杆表面；对熔覆后的螺杆进行机械加工，获得尺寸、形状及精度均达到标准的螺杆。本发明工艺简单、可控性强、能源消耗少，实现了磨损后螺杆的修复，修复后的螺杆性能良好，使用寿命长。
Description
技术领域 本发明涉及一种螺杆压缩机的修复方法，特别是一种螺杆压缩机中螺杆的修复方法。
背景技术 螺杆压缩机因其具有结构简单、生产效率高等优点，在饲料工业、生物能源产业等相关领域得到广泛应用。目前，我国螺杆压缩机依然存在稳定性差、使用寿命短等不足，严重制约了该产业的发展，而且作为螺杆压缩机最重要的部件——螺杆在使用中容易磨损，造成生产效率下降，严重时导致整机报废。因此开展针对螺杆这一关键部件的修复对于提升我国螺杆压缩机产品的使用寿命、使用效率和增强竞争力具有重要的理论意义与实用价值。
目前对失效后的螺杆进行修复多是采用氩弧焊的技术方法，但由于氩弧焊的热影响区大、热变形大，极易导致待修复的螺杆因热变形超差而报废，实际使用中，绝大多数磨损后的螺杆由于没有合适的工艺方法进行修复而直接报废，造成重大的经济损失，增加了企业成本。
发明内容 本发明的目的在于提供一种工艺简单，可控性强，能源消耗少，成本低，螺杆性能更好、使用寿命长的螺杆的修复方法。本发明主要是利用大功率半导体激光熔覆对磨损后的螺杆进行修复。
本发明的技术方案如下：
(1)对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1～2mm；
(2)采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；
(3)配制合金粉末，所述合金粉末的粒度为153～325目，各成分的质量百分比为：C0.1～0.15％，Cr15～17％，Ni3.5～4％，Mo1.5～1.9％，余量为Fe；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，混合均匀；
(4)将待修复的螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，采用半导体激光器熔覆扫描，设定激光器熔覆工艺参数，功率P＝2000～3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330～680mm/min；对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150～200g/min，将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；
(5)按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；
(6)对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺简单、无污染、成本低，可以实现螺杆的多次修复的特点。
2、通过大功率半导体激光熔覆合金粉末的方法修复磨损后的螺杆，不但减少、甚至消除了修复中的热变形，而且通过优化配比的合金粉末，极大提高了修复后螺杆的使用寿命，修复后的螺杆其使用寿命与新螺杆相比寿命提高2倍以上,具有突出的经济效益和社会效益；
具体实施方式
实施例1
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.1％，Cr15％，Ni3.5％，Mo1.5％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2000W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330mm/min，送粉速度为150g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例2
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.15％，Cr17％，Ni4％，Mo1.9％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝680mm/min，送粉速度为200g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例3
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1.5mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.1％，Cr17％，Ni4％，Mo1.9％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝480mm/min，送粉速度为180g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例4
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.15％，Cr15％，Ni3.5％，Mo1.5％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2450W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝350mm/min，送粉速度为160g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例5
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.12％，Cr16％，Ni3.5％，Mo1.6％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3300W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝650mm/min，送粉速度为190g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例6
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1～2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.15％，Cr17％，Ni3.8％，Mo1.8％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3700W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝660mm/min，送粉速度为200g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例7
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1.5mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.1％，Cr16％，Ni3.7％，Mo1.7％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝2600W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝420mm/min，送粉速度为175g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
实施例8
对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层2mm；采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C0.15％，Cr17％，Ni4％，Mo1.9％，余量为Fe，合金粉末的粒度为153～325目；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，制备机械预合金化合金粉末；将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，设定激光器熔覆工艺参数，对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，激光器熔覆工艺参数为：功率P＝3350W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝580mm/min，送粉速度为165g/min；将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准；检验合格后装配螺杆压缩机。
Claims (1)
1.一种螺杆的修复方法，其特征在于：
(1)对螺杆压缩机设备进行解体拆卸，对待修复螺杆进行清洗，检测尺寸，确定螺杆表面磨损部位及其磨损量；根据检测结果，去除螺杆表面的疲劳层1～2mm；
(2)采用磁粉探伤和超声波探伤，确保去除疲劳层的螺杆无表面和内部缺陷；
(3)配制合金粉末，所述合金粉末各成分的质量百分比为：C 0.1～0.15％，Cr 15～17％，Ni 3.5～4％，Mo 1.5～1.9％，余量为Fe；将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中混合3小时，混合均匀；所述合金粉末的粒度为153～325目；
(4)将螺杆固定在激光加工四轴数控机床上，采用半导体激光器熔覆扫描，设定激光器熔覆工艺参数，功率P＝2000～3800W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率30％、扫描速度V＝330～680mm/min；对待修复的螺杆螺旋表面采用同轴送粉方法进行激光熔覆，送粉速度为150～200g/min，将合金粉末在螺杆表面熔覆2层，合金熔覆层厚度达到3mm；
(5)按照图纸及有关技术要求对激光熔覆后的螺杆进行机械加工；
(6)对加工后的螺杆进行表面着色探伤，检测是否有影响螺杆机械性能的缺陷，保证螺杆的尺寸、形状、精度及表面质量均达到合格标准。
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