WO2019037410A1 - 一种磨损轴承的修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种磨损轴承的修复方法，包括以下步骤： (1)修复前设备解体拆卸，利用丙酮溶液在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量； (2)根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除0.5-1.5cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面； (3)利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm； (4)将步骤(3)预涂钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理； (5)制备合金粉末，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合0.5～1小时； (6)将步骤(5)制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，将混合好的合金粉末均匀地涂刷在步骤(4)熔覆有钨粉的轴承表面，预涂合金粉末的厚度为3～5mm； (7)将步骤(6)预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上； (8)按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核； (9)将步骤(8)熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，回火结束后，轴承在室温下自然能却。

Description

一种磨损轴承的修复方法 技术领域
本发明涉及机械修复领域的激光修复方法，特别涉及一种磨损轴承的修复方法。
背景技术
轴承在众多领域均有重要应用，在汽车上更是应用普遍，汽车减速器中的轴承在长期使用过程中，由于工况条件恶劣、金属疲劳等因素，轴承在使用一段时间之后会在应力集中处易发生磨损的情况，甚至可能出现裂纹、断裂，如不及时修复，严重影响汽车的行驶安全，引起交通事故。
由于轴承材质强度高、硬度大，运转精度高，要求轴承材料硬度适中，抗冲击及减震性好；减速器轴承主要采用灰铸铁，可焊性差，焊接时容易产生白口组织、气孔和裂纹，常规焊接方法不适宜修复轴承座。
现有技术对轴承的焊接往往是在轴承清洗晾干后，在加工面直接采用激光对其熔覆，这种修复方法由于修复层与加工面硬度过度梯度较大，会造成耐磨性差、修复层易脱落、含有裂纹、涂层易脱落等缺陷，对于反射率比较高的轴承来说，采用激光焊接时效率低下，造成能源的极大浪费，而且如果焊接角度控制不当，会导致反射光直接进入激光头，损伤光学系统。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种修复效率高，修复效果好的磨损轴承的修复方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种磨损轴承的修复方法，包括以下步骤：
(1)修复前设备解体拆卸，利用丙酮溶液在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；
(2)根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除0.5-1.5cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面；
(3)利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm；
(4)将步骤(3)预涂钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率 5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气或氮气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；
(5)制备合金粉末，合金粉末的质量百分比如下，碳C 0.5～1.2％、硅Si 0.3～0.7％、铬Cr 20～25％、铁Fe 5～8％、镍Ni 1.52～1.8％、铬钼Mo 0.12～0.26％、钨W 5.5～8.5％、钴Co 5～8％、余量为Ni，所述合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合0.5～1小时；
(6)将步骤(5)制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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步骤(4)熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层；预涂合金粉末的厚度为3～5mm；
(7)将步骤(6)预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为3～4kw；激光扫描速度为5～8mm/s；光斑直径为3～5mm；焦距为250～350mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氩气或氮气进行保护，气体流量为8L/min；
(8)按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；
(9)将步骤(8)熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
进一步的，所述清洗工件是对轴承上的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物进行处理。
进一步的，所述微波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz。
进一步的，所述回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min。
本发明的有益效果：
1.工艺简单，可控性强；
2.在激光束熔覆合金粉末前，对预处理后的轴承基材表面采用高能激光束熔覆钨粉，提高了基材表面的硬度，形成硬度的梯度过渡，避免直接在轴承座内孔软基材表面熔覆高硬度合金粉末而出现裂纹；
3.修复中轴承座基本无变形，修复后的轴承比较新轴承寿命还要高，工艺方法既经济又有效地解决了采用传统工艺修复后的轴承座寿命低、性能差等问题；
4.熔铸层及其界面组织致密，晶粒细小，没有孔洞、夹渣、裂纹等缺陷；修复层表面有较 高的蠕变极限、良好的持久强度和较好的抗热疲劳及断裂性，熔覆的钨粉反射率低，提高了材料对激光的吸收率，降低能量的损耗。
具体实施方式
实施例1
首先拆解设备，利用清洗剂在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；由于轴承在长期实用过程中会积累较多的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物，为了方便之后的进一步操作，还需要对工件的进行处理，即将轴承表面的污垢清除，并用溶剂擦拭干净，超声波清洗机的使用，使得能过达到对轴承的深层清洗，提高清洗效果，本实施例中，所用超声波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz，所用溶剂优选为丙酮，所述清洗方式工艺简单、成本低廉，减少了杂质粒子的引入，在后续的焊接过程中，有效保证了焊缝质量，根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除0.5cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面，利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm，将涂有钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；制备合金粉末，合金粉末的质量百分比为，碳C 0.5％、硅Si 0.3％、铬Cr 20％、铁Fe 5％、镍Ni 1.52％、钼Mo 0.12％、钨W 5.5％、钴Co 5％、余量为Ni，合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合0.5小时；将制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层，预涂合金粉末的厚度为3mm；将步骤预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为3kw；激光扫描速度为5mm/s；光斑直径为3mm；焦距为250mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氩气进行保护，气体流量为8L/min，加工完成后，按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；将步骤熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，特别的，回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
实施例2
首先拆解设备，利用清洗剂在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；由于轴承在长期实用过程中会积累较多的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物，为了方便之后的进一步操作，还需要对工件的进行处理，即将轴承表面的污垢清除，并用溶剂擦拭干净，超声波清洗机的使用，使得能过达到对轴承的深层清洗，提高清洗效果，本实施例中，所用超声波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz，所用溶剂优选为丙酮，所述清洗方式工艺简单、成本低廉，减少了杂质粒子的引入，在后续的焊接过程中，有效保证了焊缝质量，根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除1cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面，利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm，将涂有钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；制备合金粉末，合金粉末的质量百分比为，碳C 0.8％、硅Si 0.5％、铬Cr 22％、铁Fe 6.5％、镍Ni 1.6％、钼Mo 0.2％、钨W 7％、钴Co 6％、余量为Ni合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合1小时；将制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层，预涂合金粉末的厚度为4mm；将步骤预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为3.5kw；激光扫描速度为6mm/s；光斑直径为3.5mm；焦距为300mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氩气进行保护，气体流量为8L/min，加工完成后，按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；将步骤熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，特别的，回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
实施例3
首先拆解设备，利用清洗剂在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；由于轴承在长期实用过程中会积累较多的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物， 为了方便之后的进一步操作，还需要对工件的进行处理，即将轴承表面的污垢清除，并用溶剂擦拭干净，超声波清洗机的使用，使得能过达到对轴承的深层清洗，提高清洗效果，本实施例中，所用超声波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz，所用溶剂优选为丙酮，所述清洗方式工艺简单、成本低廉，减少了杂质粒子的引入，在后续的焊接过程中，有效保证了焊缝质量，根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除1cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面，利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm，将涂有钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；制备合金粉末，合金粉末的质量百分比为，碳C 1.2％、硅Si 0.7％、铬Cr 20％、铁Fe 5％、镍Ni 1.6％、铬钼Mo 0.2％、钨W 7.5％、钴Co 8％、余量为Ni，合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合1小时；将制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层，预涂合金粉末的厚度为5mm；将步骤预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为3.5kw；激光扫描速度为6mm/s；光斑直径为3.5mm；焦距为300mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氮气进行保护，气体流量为8L/min，加工完成后，按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；将步骤熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，特别的，回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
实施例4
首先拆解设备，利用清洗剂在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；由于轴承在长期实用过程中会积累较多的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物，为了方便之后的进一步操作，还需要对工件的进行处理，即将轴承表面的污垢清除，并用溶剂擦拭干净，超声波清洗机的使用，使得能过达到对轴承的深层清洗，提高清洗效果，本实施例中，所用超声波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz，所用溶剂优选为丙酮，所述清 洗方式工艺简单、成本低廉，减少了杂质粒子的引入，在后续的焊接过程中，有效保证了焊缝质量，根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除1.5cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面，利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm，将涂有钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；制备合金粉末，合金粉末的质量百分比为，碳C 1.2％、硅Si 0.7％、铬Cr 25％、铁Fe 8％、镍Ni 1.8％、钼Mo 0.26％、钨W 8.5％、钴Co 8％、余量为Ni，合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合1小时；将制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层，预涂合金粉末的厚度为5mm；将步骤预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为4kw；激光扫描速度为8mm/s；光斑直径为5mm；焦距为350mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氮气进行保护，气体流量为8L/min，加工完成后，按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；将步骤熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，特别的，回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

  1. 一种磨损轴承的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
    (1)修复前设备解体拆卸，利用丙酮溶液在超声波清洗机内对轴承进行清洗，检测各部件尺寸，确定损伤部位及其磨损量；
    (2)根据检测结果，将轴承损伤损伤部位去除0.5-1.5cm的疲劳层，清洗去除疲劳层的轴承以出现新的加工面；
    (3)利用砂纸对加工面进行粗糙处理，对加工面清洗、干燥，将钨粉与白乳胶按重量比为20:1混合，搅拌均匀，采用毛刷将混合后的钨粉均匀地涂刷在轴承表面并利用刮刀对所涂部位进行整形处理，晾干，预涂钨粉厚度为0.1mm；
    (4)将步骤(3)预涂钨粉的轴承固定在激光熔覆设备上，通过激光束对轴承表面石墨粉进行熔覆扫描，以提高待修复轴承表面的硬度，设定设备参数为：激光功率3kw；激光扫描速率5mm/s；光斑直径为4mm；焦距为350mm；采用高纯度氩气或氮气作为保护气体，气体流量为5L/min，扫描完成后，对轴承熔钨面进行平滑处理；
    (5)制备合金粉末，合金粉末的质量百分比如下，碳C 0.5～1.2％、硅Si 0.3～0.7％、铬Cr 20～25％、铁Fe 5～8％、镍Ni 1.52～1.8％、铬钼Mo 0.12～0.26％、钨W 5.5～8.5％、钴Co 5～8％、余量为Ni，所述合金粉末的粒子数为100～300目，将按比例配制好的合金粉末放入机械式混粉器中，混合0.5～1小时；
    (6)将步骤(5)制备好的合金粉末与白乳胶按重量比为20:1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步骤(4)熔覆有钨粉的轴承表面，利用刮刀整形并采用微波加热装置烘干所涂合金层；预涂合金粉末的厚度为3～5mm；
    (7)将步骤(6)预涂合金粉末的轴承固定在激光熔覆设备上，激光束对轴承表面合金粉末进行扫描；激光熔覆过程中，激光功率为3～4kw；激光扫描速度为5～8mm/s；光斑直径为3～5mm；焦距为250～350mm；在激光熔覆过程中，熔池采用高纯度氩气或氮气进行保护，气体流量为8L/min；
    (8)按照图纸及有关技术要求对轴承座进行磨削加工；对加工后的工件进行表面着色探伤检测，检查是否有性能缺陷，如有缺陷对缺陷部位进行重复熔覆处理；对轴承加工精度检测；对离心风机轴承座进行校核；
    (9)将步骤(8)熔覆有合金粉的轴承放置在回火室中回火5小时，回火结束后，所述轴承在室温下自然能却。
  2. 根据权利要求1所述的一种磨损轴承的修复方法，其特征在于，所述清洗工件是对轴承上的油污、灰尘，锈蚀和粘接的杂物进行处理。
  3. 根据权利要求1所述的一种磨损轴承的修复方法，其特征在于，所述微波清洗机的功率为2kw，超声频率30kHz。
  4. 根据权利要求1所述的一种磨损轴承的修复方法，其特征在于，所述回火温度以正弦方式变化，最高温度为600℃，最低温度为400℃，最高温度与最低温度的间隔时间为30min。
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