CN109207991B - 一种轴套的修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油化工行业通用轴套修复领域，涉及一种薄壁轴套的修复方法，针对长期运行过程中轴套出现磨损和裂纹的零件进行修复。首先将损坏轴套配合面磨损部位疲劳层去除，然后选用比基材力学性能优的铁基合金粉末，采用激光熔覆的工艺同时进行熔覆，并通过气动震动棒法，去除熔覆后零件中的残余应力，最后通过精密机加的方法使零件恢复至设计尺寸，从而恢复该轴套的使用性能。本发明对轴套进行增材修复，是一种快捷的修复方法，实现单面熔覆双面成型。

Description

一种轴套的修复工艺
技术领域
本发明属于石油化工行业通用轴套修复领域，涉及一种薄壁轴套的修复方法。
背景技术
轴承和轴套在长期运行过程中，存在复合的机械力的作用，出现永久性变形，然而金属的退让性非常差，出现间隙以后，如果不及时发现并采取相应措施，就会出现间隙不断扩大直到磨损的情况出现，导致轴承跑外圈，磨损情况不处理更会导致轴和轴承的损坏。
轴套磨损传统的解决方法主要有堆焊、刷镀、打麻点或者直接报废更新等，这些方法都不能很好的解决轴套磨损问题，比如堆焊工艺虽然部分有效解决轴套磨损问题，但是也很容易造成轴套裂纹、变形等问题。现在研究出一种新的激光熔覆工艺来解决，快速有效，单面熔覆，双面成型。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种薄壁轴套的修复方法，该方法针对长期运行过程中螺旋叶片的配合面进行修复。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种轴套的修复工艺，包括如下步骤：
(1)根据轴套的损坏程度，确定修复方案；
(2)将磨损的轴套配合面疲劳层去除；
(3)着色探伤；
(4)激光熔覆；
(5)堆焊层去除应力；
(6)精加工。
所述的轴套的修复工艺，步骤(1)中，将轴套从主轴上拆解出来，采用清洗剂清洗之后，进行裂纹、表面缺陷及各相关内孔的尺寸精度检查，以确定修复方案。
所述的轴套的修复工艺，步骤(2)中，将轴套安装在车床上，将磨损的外径配合面车加工掉，露出新鲜的金属，内径不用处理。
所述的轴套的修复工艺，步骤(3)中，将加工好的配合面再进行一次着色探伤，确认加工的表面无缺陷。
所述的轴套的修复工艺，步骤(4)中，采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，采用激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1800～2000W，送粉量为1.1～1.9r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15～25L/min，激光扫描速度为10～15mm/s，道与道之间的搭接率为50％～70％。
所述的轴套的修复工艺，步骤(5)中，采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为4～6min。
所述的轴套的修复工艺，步骤(6)中，采用车床对修复部位进行最后精加工，以满足螺旋叶片尺寸及精度要求。
所述的轴套的修复工艺，轴套的化学成分范围如下：C 0.42～0.50；Mn 0.5～0.8；Si 0.17～0.37；Fe余。
所述的轴套的修复工艺，与轴套对应的粉末化学成分范围如下：C 0.01～0.03；Cr15.50～17.50；Ni 3～5；Cu 3～5；Nb+Ta 0.15～0.45；Fe余。
本发明的设计思想是：
利用薄壁外表面轴套受热过程中容易变形的自然现象，采用激光熔覆的方法利用分段焊接的方式，掌握好轴套转速和激光熔覆功率的参数，实现外面成增材，内表面的均匀变变小，实现内外表面双面成型的快速修复工艺。
本发明所达到的有益效果是：
1、本发明提供的一种轴套的快捷修复工艺，其关键点为采用激光熔覆的工艺，对内外径磨损的轴套，只需要焊接外表面，不需要焊接内表面。采用大功率多送粉分段焊的工艺方法，将外表面熔覆出来，内表面直接成型，实现单面熔覆双面成型，避免分别熔覆内外表面复杂工序，能够快速的实现薄壁轴套的增材修复。
2、本发明提供薄壁轴套的修复方法，其工艺简单易于操作，维修效率高，节约生产的成本。
3、采用本发明采用分段焊接，使内径缩小尺寸相同，不存在喇叭口现象。
4、本发明工艺轴套内部需要冷却，循环水冷装置，极大的缩小内外表面的温度梯度。
附图说明
图1为实施例1中轴套修复后的形貌。
图2为实施例2中轴套修复后的形貌。
图3为实施例3中轴套修复后的形貌。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明首先将损坏轴套配合面磨损部位疲劳层去除，然后选用比基材力学性能优的铁基合金粉末，采用激光熔覆的工艺同时进行熔覆，并通过气动震动棒法，去除熔覆后零件中的残余应力，最后通过精密机加的方法使零件恢复至设计尺寸，从而恢复该轴套的使用性能。
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例中，鸿基石化大型卧釜搅拌轴轴套，内径280mm，外径一端320mm、另一端300mm，外径300mm一端装轴承。长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长100mm，深1～5mm的磨痕，280mm的内径约有0.2～0.5mm的磨损。确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的5mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷。采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损5mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆。熔覆工艺参数为：激光功率为1800W，送粉量(送粉器转速)为1.3r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为10mm/s，道与道之间的搭接率为50％。采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为4min。采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求。
其中，轴套的化学成分范围如下：C 0.42；Mn 0.5；Si 0.17；Fe余。与轴套对应的熔覆用合金粉末化学成分范围如下：C 0.01；Cr 15.50；Ni 3；Cu 3；Nb 0.10；Ta 0.05；Fe余，熔覆用合金粉末采用离心雾化制成。
如图1所示，从轴套修复后的形貌可以看出，按照上述工艺参数操作，加工后外表面恢复原始尺寸，内表面直径缩小0.7mm，满足加工技术要求，内径恢复原始尺寸。
实施例结果表明，本发明对薄壁轴套的修复，采用激光工艺，快速实现轴套的修复，单面熔覆，双面成型，不需要再进行喷涂加工。
实施例2
本实施例中，海伦石化汽封轴套，内径140mm，外径165mm，长度120mm。长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长80mm，深1～3mm的磨痕，140mm的内径约有0.1～0.3mm的磨损。确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的3mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷。采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损3mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆。熔覆工艺参数为：激光功率为1600W，送粉量为1.1r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为11mm/s，道与道之间的搭接率为50％。采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为5min。采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求。
其中，轴套的化学成分范围如下：C 0.50；Mn 0.8；Si 0.37；Fe余。与轴套对应的熔覆用合金粉末化学成分范围如下：C 0.03；Cr 17.50；Ni 5；Cu 5；Nb 0.25；Ta 0.20；Fe余，熔覆用合金粉末采用离心雾化制成。
如图2所示，从轴套修复后的形貌可以看出，按照上述工艺参数操作，加工后外表面恢复原始尺寸，内表面直径缩小0.5mm，满足加工技术要求，内径恢复原始尺寸。
实施例结果表明，本发明对薄壁轴套的修复，采用激光工艺，快速实现轴套的修复，单面熔覆，双面成型，不需要再进行喷涂加工。
实施例3
本实施例中，荣成纸业轴套，内径570mm，外径630mm，长度180mm。长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长70mm，深1～2mm的磨痕，120mm的内径约有0.5～0.7mm的磨损。确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的3mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷。采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损2mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆。熔覆工艺参数为：激光功率为2000W，送粉量为1.5r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为12mm/s，道与道之间的搭接率为50％。采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为6min。采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求。
其中，轴套的化学成分范围如下：C 0.45；Mn 0.7；Si 0.3；Fe余。与轴套对应的熔覆用合金粉末化学成分范围如下：C 0.02；Cr 17；Ni 4；Cu 4；Nb 0.15；Ta 0.25；Fe余，熔覆用合金粉末采用离心雾化制成。
如图3所示，从轴套修复后的形貌可以看出，按照上述工艺参数操作，加工后外表面恢复原始尺寸，内表面直径缩小0.9mm，满足加工技术要求，内径恢复原始尺寸。
实施例结果表明，本发明对薄壁轴套的修复，采用激光工艺，快速实现轴套的修复，单面熔覆，双面成型，不需要再进行喷涂加工。
最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种轴套的修复工艺，其特征在于，卧釜搅拌轴轴套，内径280mm，外径一端320mm、另一端300mm，外径300mm一端装轴承；长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长100mm，深1～5mm的磨痕，280mm的内径有0.2～0.5 mm的磨损；确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的5mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷；采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损5mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆；熔覆工艺参数为：激光功率为1800W，送粉量为1.3r/min，所述送粉量是指送粉器转速，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为10mm/s，道与道之间的搭接率为50%；采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为4min；采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求；
其中，轴套的化学成分范围如下：C 0.42；Mn 0.5；Si 0.17；Fe余；与轴套对应的熔覆用合金粉末化学成分范围如下：C 0.01；Cr 15.50；Ni 3；Cu 3；Nb 0.10；Ta 0.05；Fe余，熔覆用合金粉末采用离心雾化制成。
2.一种轴套的修复工艺，其特征在于，汽封轴套，内径140mm，外径165mm，长度120mm；长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长80mm，深1～3mm的磨痕，140mm的内径有0.1～0.3 mm的磨损；确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的3mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷；采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损3mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆；熔覆工艺参数为：激光功率为1600W，送粉量为1.1r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为11mm/s，道与道之间的搭接率为50%；采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为5min；采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求；
其中，轴套的化学成分范围如下：C 0.50；Mn 0.8；Si 0.37；Fe余；与轴套对应的熔覆用合金粉末化学成分范围如下：C 0.03；Cr 17.50；Ni 5；Cu 5；Nb 0.25；Ta 0.20；Fe余，熔覆用合金粉末采用离心雾化制成。
3.一种轴套的修复工艺，其特征在于，轴套，内径570mm，外径630mm，长度180mm；长期使用过程中，受到复合的机械力作用，环向表面磨损一条长70mm，深1～2mm的磨痕，120mm的内径有0.5～0.7 mm的磨损；确定采用激光熔覆的修复方案，将轴套安装在车床上，将磨损1mm的外径车加工掉，露出新鲜的金属，将磨损的3mm位置手工打磨，露出金属光泽，然后再进行表面着色探伤，一直到无缺陷；采用激光熔覆工艺对轴套进行修复，分段熔覆，先修复磨损2mm的地方，待修复到与磨损1mm面的同一高度时，开始修复全表面，以5道为一个循环，前后两面熔覆；熔覆工艺参数为：激光功率为2000W，送粉量为1.5r/min，采用惰性气体氩气保护，保护气氩气流量为15L/min，激光扫描速度为12mm/s，道与道之间的搭接率为50%；采用振动法对熔覆层进行应力去除，每熔覆一层就去除应力一次，振动时间为6min；采用车床对修复部位进行最后精加工，未修复的内径再直接加工到原始尺寸，以满足轴套尺寸及精度要求；
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Denomination of invention: Repair technology of shaft sleeve

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