CN104451660B - 一种轴流风机变速器齿轮的修复方法 - Google Patents
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Abstract
一种轴流风机变速器齿轮的修复方法，其按照下述步骤进行制备：(1)对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，去除疲劳层，出现新的加工面；(2)在齿轮基材表面预涂配制好的合金粉末，其成分质量百分比为：C 0.2％～0.4％、Cr 12％～18％、Fe15％～20％、P 2％～2.8％、Si 2.5％～3％、余量为Ni；(3)采用等离子弧扫描合金粉末，将其熔覆在齿轮基材表面；(4)进行去应力退火；(5)对冷却后的齿轮进行机械加工和探伤，获得尺寸、形位公差均满足要求的齿轮，完成轴流风机变速器设备组装。本发明工艺简单，可控性强，能源消耗少，能显著提高齿轮的使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，特别涉及一种轴流风机变速器齿轮的修复方法。
背景技术
轴流风机，用于局部通风，是钢铁、水泥、矿山等行业广泛使用的一种重要设备。轴流风机变速器齿轮作为轴流风机的重要部件，其性能好坏直接影响轴流风机的工作，关系企业的正常和安全生产。在使用中，由于载荷大，工况条件恶劣等因素，轴流风机变速器齿轮容易在齿面出现点蚀、剥落、擦伤，严重影响齿轮的传动性能，如不及时修复甚至引起断齿，严重影响轴流风机系统的安全运行，引发生产事故。由于轴流风机变速器齿轮较大，造价高，一般对损伤的齿轮直接更换成本太高，企业难以承受。目前，工矿企业对出现损伤的轴流风机变速器齿轮大都采用修复的方法，尽量节约成本，恢复使用。
目前，轴流风机变速器齿轮的修复主要是采用氩弧焊进行补焊修复。但是，由于焊接技术本身的原因，在修复后的齿轮中存在夹渣、气孔、裂纹等缺陷，严重影响修复后齿轮的使用寿命。同时，由于焊接过程齿轮变形大等问题，也影响了齿轮焊接修复的成品率。传统补焊修复技术已经无法满足工矿企业对于修复后的轴流风机变速器齿轮长寿命、高质量的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、可控性强、低能耗、低成本、能提高使用寿命的轴流风机变速器齿轮的修复方法。
本发明的技术方案包括以下步骤：
(1)对轴流风机变速器设备解体拆卸，清洗齿轮，清除齿轮上的灰尘、油污、锈蚀等，检测尺寸，对齿轮进行损伤分析；
(2)根据检测结果，去除齿轮的损伤疲劳层1～2mm，以出现新的加工面；
(3)检测齿轮基材的硬度及成分，根据检测结果配制镍基合金粉末，粉末成分质量百分比为：C 0.2％～0.4％、Cr 12％～18％、Fe 15％～20％、P 2％～2.8％、Si 2.5％～3％、余量为Ni，所述镍基合金粉末的粒度为180～325目；
(4)将按比例配制好的镍基合金粉末放入机械式混粉器中，混合1～2小时；
(5)将步骤(4)混合的合金粉末与白乳胶按重量比为15：1的比例混合，搅拌均匀，搅拌后的合金粉末具有一定粘度且无结块，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂粉末厚度为2～3mm；
(6)将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮轮齿表面合金粉末进行单道扫描，在齿轮表面熔覆合金粉末，工艺参数为：工作电流为160-180A，工作电压为16-18V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200-220mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，合金熔覆层厚度为1.5～2.5mm；
(7)对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为450～550℃，保温2～4小时，然后随炉缓冷至室温；
(8)对冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求进行磨削加工；
(9)对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等影响齿轮传动性能的缺陷，如果有缺陷，可对缺陷处局部重复进行等离子弧熔覆；
(10)对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，检验是否合格，最后完成轴流风机变速器设备组装。
采用等离子弧熔覆工艺对齿轮的损伤部位进行修复，将合金粉末和齿轮基材表面一薄层金属熔化，这一过程是迅速熔化和凝固的过程，齿轮基材与合金粉末熔为一体，达到了修复的目的。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺简单、可控性强、低能耗、低成本。
2、由于合金粉末的机械性能较齿轮基材的机械性能好，同时等离子弧熔覆工艺方法也会提高材料的性能。
3、修复中齿轮变形小，修复后的齿轮比新齿轮寿命还要高，有效地解决了用传统工艺修复后齿轮传动性能达不到使用要求的问题。
4、修复后的齿轮具有良好的耐磨性、抗点蚀和抗擦伤性能，明显提高了齿轮的工作寿命和可靠性，其使用寿命较新齿轮能提高2倍以上。
具体实施方式
实施例1：
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层1mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.2％，Cr 12％，Fe 15％，P 2％，Si 2.5％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为1小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为2mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为160A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为1.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为450℃，保温2小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例2
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层2mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.2％，Cr 12％，Fe 15％，P 2％，Si 2.5％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为3mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为160A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为450℃，保温4小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例3
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层2mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.3％，Cr15％，Fe 17％，P 2％，Si 2.5％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为3mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为500℃，保温4小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例4
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层2mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.3％，Cr15％，Fe 18％，P 2％，Si 2.8％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为3mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为220mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为500℃，保温3小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例5
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层1.5mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C0.4％，Cr 18％，Fe 20％，P 2.8％，Si 3％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为2.5mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为500℃，保温3小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例6
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层2mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.4％，Cr18％，Fe 20％，P 2.8％，Si 3％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为3mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为500℃，保温3小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例7
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层2mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.35％，Cr 16％，Fe 18％，P 2.5％，Si 2.8％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为3mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2.5mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为550℃，保温4小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为0.5mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
实施例8
首先对轴流风机变速器设备进行解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，确定齿轮损伤部位及磨损量，进行损伤检查，根据检测结果，去除齿轮表面疲劳层1mm，以出现新的加工面；配制镍基合金粉末，该粉末成分质量百分比为：C 0.35％，Cr 16％，Fe 18％，P 2.5％，Si 2.8％，余量为Ni，粉末粒度为180～320目，将按比例配制的镍基合金粉末放入机械式混粉器中充分混合，混粉时间为2小时，将合金粉末与白乳胶按重量比为15：1混合，搅拌均匀，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂合金粉层厚度为2.5mm；将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮表面合金粉末进行单道扫描，等离子弧熔覆的工艺参数为：工作电流为180A，工作电压为16V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，在齿轮表面熔覆合金粉末，合金熔覆层厚度为2mm；对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为550℃，保温2小时，然后随炉缓冷；冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求对内孔进行磨削加工，磨削量为1mm；对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，合格后完成轴流风机变速器设备组装。
Claims (5)
1.一种轴流风机变速器齿轮的修复方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)对轴流风机变速器设备解体拆卸，清洗齿轮，检测尺寸，对齿轮进行损伤分析；
(2)根据检测结果，去除齿轮的损伤疲劳层，以出现新的加工面；
(3)检测齿轮基材的硬度及成分，根据检测结果配制镍基合金粉末，粉末成分质量百分比为：C 0.2％～0.4％、Cr 12％～18％、Fe 15％～20％、P 2％～2.8％、Si 2.5％～3％、余量为Ni；
(4)将按比例配制好的镍基合金粉末放入机械式混粉器中，混合1～2小时；
(5)将步骤(4)混合的合金粉末与白乳胶按重量比为15：1的比例混合，搅拌均匀，搅拌后的合金粉末具有一定粘度且无结块，然后将混合好的合金粉末均匀地涂刷在齿轮基材表面，晾干；预涂粉末厚度为2～3mm；
(6)将预涂合金粉末的齿轮固定在等离子弧熔覆设备四轴数控加工机床上，等离子弧对齿轮轮齿表面合金粉末进行单道扫描，在齿轮表面熔覆合金粉末，工艺参数为：工作电流为160-180A，工作电压为16-18V，扫描宽度为4mm，扫描速度为200-220mm/min，搭接率5％，喷嘴距离工件3mm，用氩气为保护和电离气体，保护气体量18L/min，电离气体量11L/min，合金熔覆层厚度为1.5～2.5mm；
(7)对等离子弧熔覆后的齿轮进行去应力退火，加热温度为450～550℃，保温2～4小时，然后随炉缓冷至室温；
(8)对冷却后的齿轮，按照图纸及有关技术要求进行磨削加工；
(9)对加工后的齿轮进行表面着色探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂纹影响齿轮传动性能的缺陷，如果有缺陷，可对缺陷处局部重复进行等离子弧熔覆；
(10)对齿轮进行尺寸公差和形位公差检验，检验是否合格，最后完成轴流风机变速器设备组装。
2.根据权利要求1所述的轴流风机变速器齿轮的修复方法，其特征在于：所述去除齿轮损伤疲劳层厚度为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的轴流风机变速器齿轮的修复方法，其特征在于：所述镍基合金粉末的粒度为180～325目。
4.根据权利要求1或3所述的轴流风机变速器齿轮的修复方法，其特征在于：所述的混粉器为机械式混粉器。
5.根据权利要求1所述的轴流风机变速器齿轮的修复方法，其特征在于：所述的等离子弧熔覆设备加工机床为四轴数控加工机床。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170111 Termination date: 20171114 |