[发明专利]激光快速修复烟机主轴损伤区方法

说明书

本发明属于炼油厂烟机主轴损伤部位的一种快速修复方法。

炼油厂催化裂化装置中的烟机，主轴采用AISI1040钢材料制造，几何尺寸精度及技术性能指标要求十分严格。由于主轴长期在热腐蚀环境中运转，轴径部分锈蚀严重。采用机械加工减少轴径尺寸降低等级，主轴的强度及持久寿命指标也随着下降，而采用氧炔焊法、弧焊法、埋弧焊法、氩弧焊法等热熔焊修复方法，主轴基体受热影响区大，容易损伤和变形，降低主轴强度指标。因此，传统工艺方法均满足不了修复此类主轴的技术要求。

本发明的目的，是针对烟机主轴损伤区修复困难的技术课题，发明了一种利用激光快速修复损伤区的新方法，使主轴局部损伤区域的几何尺寸形态、基体强度和使用寿命快速复原；并提高主轴损伤区修复后的抗高温、抗腐蚀及抗磨损性能。

一种激光快速修复烟机主轴损伤区方法，包括主轴磨损区的无损检测、评估、预处理、送料、激光熔铸等工序，其特征在于：

a.采用三维坐标五连动数控机床进行激光熔铸修复，主轴在三维空间中，沿X方向径向转动，激光束沿Y、Z方向移动；控制激光束沿主轴径局部损伤区域轴向直线扫描，仿形移动，激光束对主轴损伤区，可实施单线或多道搭接线扫描；

b.高能量、高密度激光束为Φ4.8～5.5mm的圆形或椭圆形光斑，激光功率密度≥2.0×10⁵W/cm²，激光功率2000～4000W；

c.激光熔铸层材料，按主轴材质不同，可以选用粉剂，更可以选用φ0.2～1.0mm的线材和厚度为δ0.2～0.8mm的板材；

d.送料方式可以采用常规的平面预置，更可以采用超音速涂层同步送料方法。

本发明的积极效果是：自动化程度高，容易操作，修复速度快。主轴损伤区基体在修复过程中，受热面积小，无热应力变形；可以有效地提高损伤区修复后的硬度及强度，是烟机主轴损伤修复的一种先进方法，也适用于各种转动轴类损伤工件的修复，具有很大的经济价值和社会效益。

实施例1

石化炼油厂催化裂化装置能量回收机组中，YLII-6000A型烟机主轴轴径严重磨损，最深处1.5～2.0mm；副推力面磨损0.3mm，轴径油封处有环沟状磨损，深度1.0mm。采用三维坐标五连动数控机床进行激光熔铸修复，使主轴固定于三维空间中，并沿X向转动，激光束沿Y、Z向移动，再通过形状尺寸磨修、缺陷修复、抛光和动平衡一整套激光熔铸修复工艺，对主轴进行修复重建；激光熔铸功率密度为2.0×10⁵W/cm²，功率2000～2300W，光斑Φ5.0～5.5mm，多道搭接线式扫描；采用与基体材质相类似的板材，厚度为δ0.2材料，同步送料，主轴旋转，激光束沿损伤区轴径圆周扫描。熔铸层达到尺寸要求后，测定硬度提高HRC7～10，实践证明：经激光熔铸方法修复的主轴，在原工况环境下长期运转一年半时间，完全达到预期性能指标，用户非常满意。

实施例2

某石油六厂所使用的烟机主轴，严重损伤，现予以修复，采用方法如下。

将损伤主轴卡固于五连动数控机床的三维空间内，主轴沿X向转动，激光束沿Y、Z方向移动，激光束功率密度为2.0×10⁶W/cm²，功率为2200～2500W，光斑Φ4.8～5.2mm，单线局部全方位仿形移动扫描；熔铸材料采用Φ0.3mm线材；熔铸层达到尺寸要求后，经磨修、抛光等工序后，再经动检测合格后，修复工艺即结束。经用户试用，效果良好。