利用激光熔敷技術(shù)修復(fù)齒輪軸

　　1引言  

　　某廠硫酸車(chē)間I系統(tǒng)進(jìn)口SO2風(fēng)機(jī)配備1對(duì)備用大小齒輪，該副齒輪傳動(dòng)比比在用的增速箱齒輪傳動(dòng)比要大一些，主要是考慮到將來(lái)系統(tǒng)能力增大時(shí)可以更換，以相應(yīng)增大風(fēng)機(jī)的能力，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。但由于存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加上現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期暴露在具有腐蝕性的SO2煙氣中，其中的大齒輪軸軸頸及齒面均出現(xiàn)了較嚴(yán)重腐蝕(以不均勻分布的點(diǎn)狀凹坑呈現(xiàn)，凹坑深度0.5～1mm)，經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)鑒定，確認(rèn)已無(wú)法正常使用。如果重新訂購(gòu)一套或送回國(guó)外廠家修復(fù)則不僅周期長(zhǎng)，而且價(jià)格昂貴(如重新訂購(gòu)一套需50多萬(wàn)元，修復(fù)則需30多萬(wàn)元，周期約半年)，一方面對(duì)正常生產(chǎn)帶來(lái)不良影響，同時(shí)也不經(jīng)濟(jì)。為了能在最短時(shí)間內(nèi)將其修復(fù)，并能達(dá)到原來(lái)的性能和尺寸要求，經(jīng)過(guò)充分論證及慎重考慮之后，我廠決定委托國(guó)內(nèi)某激光技術(shù)有限公司對(duì)銹蝕的進(jìn)口SO2風(fēng)機(jī)增速箱大齒輪軸軸頸和齒面進(jìn)行修復(fù)。在中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的合作下，對(duì)嚴(yán)重銹蝕的軸頸和齒面進(jìn)行認(rèn)真的分析和檢測(cè)，并運(yùn)用激光熔敷方法成功修復(fù)。更多知識(shí)，www.mycax.cn   

　　2檢測(cè)與分析  

　　軸頸修復(fù)方法有多種，如傳統(tǒng)的電涂鍍技術(shù)、堆焊技術(shù)及熱噴涂技術(shù)等，然而這幾種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。電涂鍍技術(shù)存在涂層結(jié)合強(qiáng)度和本身強(qiáng)度不足的問(wèn)題；堆焊技術(shù)和熱噴涂技術(shù)存在熱影響面大，易造成軸頸及整個(gè)部件變形的問(wèn)題。而激光熔敷技術(shù)能有效克服上述缺點(diǎn)，既不會(huì)產(chǎn)生大的熱影響區(qū)和熱應(yīng)力，也不會(huì)使其結(jié)合強(qiáng)度、硬度等技術(shù)指標(biāo)受到影響，且形成的新合金表面還具有較好的耐磨性能和抗腐蝕性能。  

　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢測(cè)，增速箱大齒輪軸的兩支撐軸頸處嚴(yán)重銹蝕，深度為1mm，推力面銹蝕深度為0.5mm，銹蝕面積為整個(gè)軸頸面。經(jīng)過(guò)無(wú)損探傷檢測(cè)以及對(duì)材質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析，判定為軸頸腐蝕失效，雖軸頸強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)仍可滿(mǎn)足使用要求，但銹蝕部位必須清除，經(jīng)過(guò)激光熔敷及精加工滿(mǎn)足尺寸及精度要求后才能繼續(xù)使用。更多知識(shí)，www.mycax.cn   

　　3激光熔敷修復(fù)3.1激光熔敷技術(shù)及性能特點(diǎn)  

　　激光熔敷工藝技術(shù)是利用大功率高能量激光束聚焦能量極高的特點(diǎn)，在瞬間將零件基體表面微熔，同時(shí)使損傷表面預(yù)置的或與激光束同步自動(dòng)送置的與基體材質(zhì)相同或相近的金屬合金材料熔化，獲得與基體成為冶金結(jié)合的致密覆層組織，從而達(dá)到恢復(fù)工件原設(shè)計(jì)尺寸形態(tài)，并提高修復(fù)區(qū)域抵抗原工況環(huán)境侵蝕等性能。  

　　激光熔敷的特點(diǎn)：  

　　(1)激光熔敷層與基體形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度與原設(shè)計(jì)強(qiáng)度基本相同，如表1所示；  

　　表1激光熔敷層與基體的結(jié)合強(qiáng)度和原基材強(qiáng)度的對(duì)比  樣材種類(lèi) σb/MPaσ 0. 2/MPaδ5/%A k/J基材84167617.65950%熔敷層50%基材83466514.250.2百分比/% 99988185基材：2Cr13 金屬粉：DLF-202

  　　(2)基體材料在激光加工過(guò)程中僅表面微熔，微熔層僅為0.05～0.1mm；基體受熱影響區(qū)域極小，一般僅為0.1～0.2mm，激光熔敷熱影響區(qū)是氬弧焊的十分之一