[发明专利]电动机芯轴的激光熔敷强化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及机械装备领域的电动机，特别涉及电动机芯轴的局部复合强化工艺。

背景技术

电动机芯轴是电动机转子的主要组成部分，也是电动机中的主要承载部件，作为电动机核心部件的硅钢片及线圈绕组固定到芯轴上，硅钢片及线圈绕组在电磁场的作用下，带动芯轴高速旋转，芯轴两边的轴承位置，即固定在电动机壳体上的轴瓦支承位置，长期经受摩擦和高温，非常容易导致芯轴的磨损和腐蚀。芯轴磨损和腐蚀后直径变小，与轴瓦的间隙变大，运转时出现径向跳动，并使整个电动机发出巨大的噪声，不仅影响作业环境，还降低输出功率，严重的引起轴瓦拉毛，甚至出现烧瓦现象，使电动机报废。

目前对电动机的研究都集中在转子上的硅钢及线圈方面，以期提升电动机额定功率和运转效率，但对芯轴的研究很少，因此一直没有解决电动机在额定功率下的长期正常运转问题。常用电动机芯轴由中碳钢经过调质热处理制造，虽然中碳调质钢在整体上具备承受较大扭矩、应力等基本性能，但其抗磨损、抗腐蚀性很差，在芯轴的轴承位置最容易被磨损、腐蚀，而使整根芯轴报废更换，造成大量的停工检修和备品备件浪费，增加企业日常生产中的损耗成本。若能在普通芯轴表面，特别是轴承位置进行强化处理，将能极大地延长芯轴使用寿命，减小电动机运行噪声，实现长期稳定运转，使广大电动机应用企业实现节能降耗生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种电动机芯轴的局部复合强化工艺，该工艺是用激光熔敷技术在普通中碳调质钢电动机芯轴的轴承位置，复合上梯度强化不锈钢，提高局部的抗磨性和抗腐蚀性，其制造工艺简单，参数可控性强，既保持了芯轴的整体强度，又有局部的抗磨性和抗腐蚀性，使芯轴不会因为局部磨损和腐蚀导致过早地报废更换，使用寿命是常用中碳调质钢芯轴的2倍以上，可有效减小电动机运行噪声，稳定电动机的输出功率。该工艺不需要整体更换芯轴材质，具有很高的性价比，也适合工业化大规模生产。

本发明电动机芯轴的激光熔敷强化工艺，其特征在于，在芯轴的轴承位置以激光熔敷技术生成梯度强化复合层，其制备工序如下：：

A、装夹好电动机芯轴胚件(1)，转动夹具；

B、在芯轴的轴承位置浇工业酒精初步清洗，再浇丙酮最终清洗；

C、开启气动送粉装置，气动输送打底层粉料到芯轴的轴承位置；

D、在芯轴的轴承位置用激光熔敷一层打底层(2)；

E、气动输送表面层粉料到打底层；

F、在打底层上，用激光熔敷一层表面层(3)；

G、机械加工出芯轴尺寸及粗糙度。

上面所说的电动机芯轴夹具转动线速度为600mm/min。

所说的打底层粉料是18-8型奥氏体不锈钢粉，粒度为100～300目，所说的打底层(2)的熔敷厚度为1～3mm。

所说的表面层粉料是1Cr13型马氏体不锈钢粉，粒度为100～300目，所说的表面层(3)的熔敷厚度为2～4mm。

所说的激光熔敷功率为3.5KW，带宽3mm。

和现有技术相比，本发明具有以下优点或积极效果：

1、电动机芯轴本体仍采用中碳调质钢，保证整体的机械力学性能，仅在易受磨损和腐蚀的轴承位置进行复合强化，在不增加很多生产成本的前提下，实现了芯轴的延寿，工艺及产品的性价比高。

2、采用激光熔敷技术，由于能量密度集中，把3.5KW的功率直接作用在3mm直径的光斑范围内，使粉料瞬间熔化并与下面的金属实现冶金结合，具有很高的界面结合强度，又在下面整体金属的激冷作用，使凝固组织致密细小。

3、整个激光熔敷过程都是在纯度99.99％氩气保护环境下操作，因此复合强化层组织中不会出现氧化渣等初始缺陷，保证了复合强化层的性能均匀性。

4、在中碳调质钢上，先用激光熔敷18-8型奥氏体不锈钢打底层，再在打底层上激光熔敷1Cr13型马氏体不锈钢，形成了梯度复合材料，打底层的硬度为HRC20～HRC25，表面层的硬度为HRC28～HRC35，在复合强化厚度方向上形成了较好的硬度过渡，不会出现芯轴运转过程中因材质硬度突变而产生应变不协调，导致复合界面疲劳破坏现象。

5、在电动机芯轴的轴承位置表面，复合上了1Cr13型马氏体不锈钢，不仅具有HRC28～HRC35的高硬度，还具有比中碳调质钢高得多的抗腐蚀性，因此在芯轴运转过程中，不容易受磨损和腐蚀，极大地延长了整个芯轴的使用寿命，使用寿命是常用中碳调质钢芯轴的2倍以上。

附图说明

图1是经过激光熔敷强化的电动机芯轴剖视图；

图2是图1中I部放大图；

图3是电动机芯轴的激光熔敷强化工艺流程图。