[发明专利]一种激光熔覆汽轮机油泵调速轮轴修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，具体涉及一种激光熔覆汽轮机油泵调速轮轴修复方法。

背景技术

汽轮机油泵调速轮轴在使用过程中，由于工作环境恶劣和长期过载导致齿轮轴轮齿齿面磨损，啮合间隙增大，致使工作时冲击振动和噪音超出正常允许范围。对该轴的这种类型的磨损情况，行业的常规做法是新购置同型号调速轴，替换该磨损调速轴。但是该需求的前提一定是拆开设备才会发现磨损的具体状况，经过测量后判断是否需要更换。更换需要测绘、比较、判断、下订单、等待厂商配件到货，整个过程需要一定的到货周期，所以整个过程成本较高。

目前有一种新型技术就是用激光熔敷技术来修复。激光熔敷技术是一项新兴、迅猛发展的技术，它是在高能量密度激光束照射下，基体表面薄层与根据需要加入的材料(合金粉末、丝材、片状材料)同时熔化，形成厚度为10～1000μm表面熔化层，快速凝固以满足某一特殊性能要求的工艺方法，是集激光加热熔化、熔池中元素扩散、相变作用及快速凝固成型等多学科交叉的一门新技术用前景的技术之一。利用该技术可以在低成本基体上制备出耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、隔热、绝缘、等多种特殊性能的表面强化层。激光熔敷技术的特点是：热量输入少，对基体作用的热影响区较小，可以避免修复后工件产生大的变形以及残余应力的产生；稀释率非常小，仅基体表面一层熔化，降低母材对熔敷材料的稀释作用；易于实现精确控制，表面成形质量较好。与现有技术相比较激光融覆技术的有益效果在于，该修复方法选用与的调速轴材质相近的合金粉材作为熔敷材料，确保熔敷区与未熔敷区硬度分布均匀，激光熔敷后模具变形小，对其它区域的基材没有影响，激光熔覆合金粉材填充受损区可以控制好熔敷层的厚度；延长了调速轴的使用寿命，产生了良好的经济效益，降低了生产成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种激光熔覆汽轮机油泵调速轮轴修复方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种激光熔覆汽轮机油泵调速轮轴修复方法，包括如下步骤：

S1、进行轴检测，获得待加工轴的尺寸参数，确定磨损部位及其磨损量；

S2、配制熔覆修复粉末：

S21、按质量百分比称取以下组分：Fe：12～24％；C：1.5～3.5％；B：0.2～2.4％；Al：0.01～0.05％；Ba：0.005～0.01％；Ca：0.001～0.01％；Co：0.5～1.2％；Y₂O₃：0.0～0.04％；La₂O₃：0.0～0.03％；Ce：0.0～0.04％；Cr：7％～11％；TiC：13％～20％；Ni：余量；

S22、将称取后的组分置于机械式三维混粉器中，搅拌混合2-3小时，得熔覆修复粉末；

S3、打开激光器，将所得的熔覆修复粉末熔覆在轴的磨损处，2200千瓦功率，600扫描速度，熔覆2.2MM厚；

S4、将激光熔覆后的轴放入保温箱内，缓慢冷却后进行机加工，将大小叶轮机加工及校准内圆直径分别为：70.3MM，70.2MM标准同心圆；

S5、加工完成后，检测修复部位的洛氏硬度值，渗透检测融覆层无裂痕、无气泡，工件无变形，符合要求。

其中，本具体实施的熔覆修复粉末中添加有C元素。C元素作为强脱氧剂，可防止熔覆层产生气孔；C元素可缩小高温脆性温度区间，有利于提高熔覆层的抗热裂纹的能力；碳的析出，能够降低熔覆层的收缩应力，有利于降低热影响区熔合线附近产生冷裂纹的倾向；C元素有利于降低半熔化区中的碳向熔覆层的扩散程度，进一步减低白口区域宽度；添加Al元素的添加，可显著降低灰铸铁共晶点的含碳量，促进石墨化，减低白口化倾向，Ca、Ba元素的添加，可以起到较好的脱硫、脱磷效果，减少硫磷等有害元素在晶界处的偏析，降低熔覆层的热裂倾向，且能够形成的并生成形影的硫化物和磷化物降低灰铸铁共晶点的含碳量，促进灰铸铁石墨化；Co元素的添加，减少了硫、磷、硅等元素在晶界处的偏析，降低熔覆层的热裂倾向；稀土微量元素Y2O3、La2O3、Ce的添加，起到了良好的脱硫、脱氧作用，减少熔覆层气孔的形成，同时稀土元素的加入还有助于细化晶粒，强化晶界，提高熔覆层力学性能；有较高含量的Ni、Cr元素，可以有效的提高熔覆层的耐腐性。

本发明具有以下有益效果：

将激光熔覆很好的运用在汽轮机油泵调速轮轴的修复上，工艺简单、可控性强、能源消耗少、对环境污染小，修复后的轮轴不会出现裂纹和气孔、且使用寿命更长，产生了良好的经济效益，降低了生产成本。

具体实施方式