CN110900105A - 一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法 - Google Patents

一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，利用原先碎浆机叶轮基体母材磨损量小的部分，选用比原叶轮刀片材料性质、热处理情况及表面处理相接近或更优的材料，进行加工处理。去除磨损损坏的原叶轮刀片，修整叶轮基体，把加工好的刀片利用气保焊‑打磨‑激光焊‑修整‑动平衡等几个步骤；使刀片固定在碎浆机叶轮基体上，达到与原碎浆机叶轮上刀片工作的目的。本发明主要对碎浆机叶轮刀片磨损后进行改进修复的目的，使刀片在叶轮上工作时比原有刀片更优的前提下，工艺简单，可控性强，节约时间和成本。

Description

一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法。
背景技术
在现代化工业体系运行中很多机械设备都有叶轮的存在，尤其是在化工、电力、风力、造纸等行业设备中特别常见。因此，叶轮在生产设备中起到至关重要的作用。叶轮在运行过程中的磨损损坏，将影响整个产业链的正常运行，如果不能得到及时有效的解决，将会严重影响生产，给企业带来重大损失。
目前，这类故障的处理方式是购置新件或修复。若要更换新件，就需要重新制作，从毛坯选料，调质热处理，进行机加工，到安装运行，至少需要1个月的时间，如果叶轮体积大，则生产周期更长，且更换费用高。一般的使用焊补、热喷涂等修复，由于基材和焊材的材质相熔存在差别，在焊接中热量又较大。因此，修复完后在使用过程中焊接部分很容易脱落、不耐磨，整个叶轮的使用强度也受到影响，抗冲击和抗疲劳强度将大大减弱。
基于上述情况，本发明提出了一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法。本发明的碎浆机叶轮磨损后的修复方法主要对叶轮磨损部位进行修复，叶轮叶片增强耐磨强度。在不改变其物理性质的前提下，工艺简单，可控性强，节约时间和成本。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
本发明与现有的一些修复磨损后的耐磨技术相比，由于叶轮在长期腐蚀、高压等恶劣环境状态下工作，叶轮基材表面及叶片极易腐蚀、磨损坏，又尚无叶轮备件可更换的情况下，可及时修复不同部位，不同磨损程度大小叶轮。以往的修复在磨损位直接焊接，焊接后没有提高耐磨强度，没有去除焊接后的应力和抗疲劳强度，这样往往会缩短叶轮的整个使用寿命。本发明技术修复的叶轮是在不影响母材原有机械性能的情况下，提供一种提高耐磨强度，操作方便，效果显著，并可运用多种种类的叶轮上。由于其方法简便，快速实用，可大大缩短修复周期，能很快恢复设备的正常稳定工作，使生产尽快的恢复正常，减小损失，又节约人力和物力。
本发明的碎浆机叶轮磨损后的修复方法的步骤d、e中对叶轮叶片的在原有的基础上提高了很大的抗腐蚀、抗耐磨能力。
本发明的碎浆机叶轮磨损后的修复方法在叶轮、叶片各主要冲刷区域，利用激光熔覆增加了一层抗腐蚀、耐磨层。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2～2.6KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.5～0.7MPa，送粉器送粉速度1.0～1.2r/min，焊接速度8～12mm/s。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.07％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.030％，Ni：4.0～5.0％，Cr：15～17.5％，Mo：3.5～4.5％，Nb：0.35～0.45％，W：1～3％。
选用上述的所述激光熔覆选用的激光熔覆材料，该材料具有高强度、良好的抗冲击、耐腐蚀、耐磨等特点，且适合用作激光熔覆材料，该材料的使用更好的保证了增材效果。
优选的，步骤a中，所述设备为碎浆机。
优选的，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6～9％的水溶液进行表面污渍清洗。
优选的，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂18～24份、二甲基亚砜16～22份、羧甲基纤维素钠6～8份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠25～30份、异丙醇20～25份、二乙醚12～15份、防腐剂3～5份、增稠剂4～6份、去离子水40～50份。
本发明所采用的所述清洗剂，其原料配方对碎浆机叶轮材质几乎无腐蚀作用，且可有效清除碎浆机叶轮表面的污渍，做到表面无痕清理。
优选的，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
优选的，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明在不改变原有叶轮材质性能的前提下，具有高于原耐磨的机械性能。
(2)本发明加工设备简单通用。
(3)本发明过渡结合，耐腐蚀、耐磨高，操作简单，可控性增强，补材的硬度可控在HRC45～55℃，适用于不同的工况要求。
(4)本发明修复周期短，后期可进可提高耐磨、耐冲刷、耐腐蚀，可使在使用过程中达到比原有碎浆机叶轮更高的要求，从而提高工作效率，降低成本。
(5)本发明方法适用性强，适用于大多数叶轮的耐磨工艺，特别适用于耐冲刷，抗腐蚀的碎浆、打液等设备。
(6)本发明所采用的所述清洗剂，其原料配方对碎浆机叶轮材质几乎无腐蚀作用，且可有效清除碎浆机叶轮表面的污渍，做到表面无痕清理。
附图说明
图1为本发明所述碎浆机叶轮的结构示意图。
其中，1-叶轮盘，2-叶轮刀片，3-熔覆耐磨层。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
在具体实施过程中，本发明碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括如下步骤：
(1)准备工作
拆卸碎浆机叶轮，将磨损坏的叶轮从设备组件中拆卸下来，去除油污清洗干净，确定叶轮的损坏情况。
(2)测量尺寸，确定参数
根据叶轮或现有叶轮技术图纸，确定叶轮技术参数。计算叶轮和叶轮刀片需要修复部位的尺寸、磨损情况等数据。
(3)分析叶轮及叶轮刀片准备材料
根据实际叶轮及叶轮刀片情况，采用跟原叶轮材质，表面处理等相同或相近的材料。
(4)实施修复步骤
a、根据叶轮刀片的技术参数，利用加工设备特定制作刀片；
b、利用工具剔除磨损坏的叶轮刀片，去除叶轮基材上的磨损、疲劳层；
c、按事先定制好的叶轮刀片，先点固定在叶轮基材上，根据原先的技术参数，调整刀片角度和位置，确定后再完全固定；
e、用气保焊接磨损处及固定刀片，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行增材，加焊耐磨层；
f、修整叶轮整体形状，除去加工过程中产生的应力；
g、整体动平衡叶轮；
(5)检查碎浆机叶轮，修光毛刺。
(6)回装碎浆机叶轮，试运行。
实施例1：
一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2～2.6KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.5～0.7MPa，送粉器送粉速度1.0～1.2r/min，焊接速度8～12mm/s。
优选的，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.07％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.030％，Ni：4.0～5.0％，Cr：15～17.5％，Mo：3.5～4.5％，Nb：0.35～0.45％，W：1～3％。
优选的，步骤a中，所述设备为碎浆机。
优选的，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6～9％的水溶液进行表面污渍清洗。
优选的，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂18～24份、二甲基亚砜16～22份、羧甲基纤维素钠6～8份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠25～30份、异丙醇20～25份、二乙醚12～15份、防腐剂3～5份、增稠剂4～6份、去离子水40～50份。
优选的，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
优选的，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
实施例2：
一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.5MPa，送粉器送粉速度1.0r/min，焊接速度8mm/s。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.065％，Si≤0.95％，Mn≤0.95％，P≤0.030％，S≤0.028％，Ni：4.0％，Cr：15％，Mo：3.5％，Nb：0.35％，W：3％。
在本实施例中，步骤a中，所述设备为碎浆机。
在本实施例中，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6％的水溶液进行表面污渍清洗。
在本实施例中，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂18份、二甲基亚砜16份、羧甲基纤维素钠6份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠25份、异丙醇20份、二乙醚12份、防腐剂3份、增稠剂4份、去离子水40份。
在本实施例中，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
在本实施例中，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
实施例3：
一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2.6KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.7MPa，送粉器送粉速度1.2r/min，焊接速度12mm/s。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.06％，Si≤0.9％，Mn≤0.9％，P≤0.028％，S≤0.025％，Ni：5.0％，Cr：17.5％，Mo：4.5％，Nb：0.45％，W：1％。
在本实施例中，步骤a中，所述设备为碎浆机。
在本实施例中，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6～9％的水溶液进行表面污渍清洗。
在本实施例中，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂24份、二甲基亚砜22份、羧甲基纤维素钠8份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠30份、异丙醇25份、二乙醚15份、防腐剂5份、增稠剂6份、去离子水50份。
在本实施例中，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
在本实施例中，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
实施例4：
一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2.3KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.6MPa，送粉器送粉速度1.1r/min，焊接速度10mm/s。
在本实施例中，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.05％，Si≤0.8％，Mn≤0.85％，P≤0.025％，S≤0.020％，Ni：4.5％，Cr：16.3％，Mo：4％，Nb：0.41％，W：2.2％。
在本实施例中，步骤a中，所述设备为碎浆机。
在本实施例中，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6～9％的水溶液进行表面污渍清洗。
在本实施例中，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂21份、二甲基亚砜19份、羧甲基纤维素钠7份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠27.5份、异丙醇22.5份、二乙醚13.5份、防腐剂4份、增稠剂5份、去离子水45份。
在本实施例中，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
在本实施例中，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
实施例5：
本实施例中，需要修复为某纸业公司的碎浆机叶轮，其型号为11DR，工作转速100r/min，叶轮最大外径2220mm，叶轮母材3Cr13，叶轮上刀片材质304，下刀片材质H13。碎浆机叶轮表面腐蚀磨损，叶轮叶片腐蚀磨损严重，影响正常工作效率。首先将叶轮从碎浆机设备中拆卸下来，用布条清洗干净，确定叶轮表面的磨损情况、叶轮叶片的磨损情况。根据原有技术图纸和现场叶轮，确定需要修复的磨损面积，需要更换的叶片及耐磨层。按图纸加工新的叶轮刀片；使用设备剔除磨损坏的叶轮刀片，将残留在母材上的残渣打磨干净，去除磨损位置的疲劳层。焊接刀片，先点焊在母材上，角度和位置调整好后再满焊；气保焊磨损部位，打磨平整，最后在刀片表面和易磨损处用激光熔覆增加耐磨层，修整叶轮除去加工过程中产生的应力，动平衡。回装叶轮，试运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，包括下列步骤：
a、拆卸叶轮：将磨损后的碎浆机叶轮从设备中拆卸下来，清除表面污渍，确定磨损情况和修复量；
b、使用测量工具分别检测碎浆机叶轮的材质、外形尺寸、叶片尺寸，并记录；
c、根据对叶轮的测量和检测，确定修复磨损叶轮、叶片所使用的材质，绘出更换叶片的具体图纸尺寸；
d、依据检测后的图纸数据选用与母材相同的材料，通过定型、热处理调质、机加工、表面处理等，加工出要修复更换的叶片；利用加工设备去除叶轮上磨损的疲劳层，切除磨损后的叶轮叶片并把母体处打磨平整；
e、将新的叶片点焊接在叶轮上，根据测绘的数据调整叶片的位置和角度，再用气保焊固定叶片；打磨平整焊接点，再用激光熔覆进行满焊，利用激光熔覆在叶片上增材；
f、先用气保焊补满叶轮母体的磨损处，再打磨平整，然后利用激光熔覆进行整体增材，提高叶轮的耐磨；修整叶轮除应力，做动平衡；
g、回装叶轮，试运行。
2.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆再制造设备为3KW激光熔覆器和1.5KW变位机。
3.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光器熔覆参数如下：功率2～2.6KW，焊接保护氩气99.99％，送粉氩气99.99％，送粉气压保持在0.5～0.7MPa，送粉器送粉速度1.0～1.2r/min，焊接速度8～12mm/s。
4.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤e和f中，所述激光熔覆选用的激光熔覆材料其化学成分包括：C≤0.07％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，P≤0.035％，S≤0.030％，Ni：4.0～5.0％，Cr：15～17.5％，Mo：3.5～4.5％，Nb：0.35～0.45％，W：1～3％。
5.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤a中，所述设备为碎浆机。
6.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤a中，所述清除表面污渍采用含清洗剂6～9％的水溶液进行表面污渍清洗。
7.根据权利要求6所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤a中，所述清洗剂由以下重量份的原料制成：表面活性剂18～24份、二甲基亚砜16～22份、羧甲基纤维素钠6～8份、聚氧乙烯脂肪醇醚磷酸钠25～30份、异丙醇20～25份、二乙醚12～15份、防腐剂3～5份、增稠剂4～6份、去离子水40～50份。
8.根据权利要求7所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤a中，所述表面活性剂为含氟表面活性剂。
9.根据权利要求1所述的碎浆机叶轮磨损后的修复方法，其特征在于，步骤e中，所述增材采用高硬度材料。
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