[發明專利]一種采用激光熔覆技術校軸的工藝方法

有效

• 申請號: 201110367577.2
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103122459A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 陳江;鄭暉;韓志仁
• 申請（專利權）人: 沈陽大陸激光技術有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

技術領域

本發明涉及一種校軸的方法,特別是涉及一種采用激光熔覆技術校軸的工藝方法。

背景技術

軸類零件和軸系部件是機械裝置中的重要組成部分，一般是作為傳遞力的構件，通常它承受彎曲載荷、扭轉載荷或彎扭復合載荷。軸彎曲原因最主要是三種，一是長期使用累積彎曲，軸跳動值在0.03-0.05mm，二是在運行中，由于軸本身單側摩擦過熱引起的，金屬過熱部分受熱膨脹，因受周圍溫度較低部分的限制而產生了壓應力，如壓應力大于該溫度下的屈服極限時，則產生了永久變形，受熱部分金屬受壓而縮短，當完全冷卻時，軸就向相反方向彎曲變形，摩擦傷痕就處于軸的凹面側，形成永久性的彎曲變形。除了由于熱變形引起的永久變形外，對機械的使用不當，如維護不好、緊急停車等都有可能使軸發生永久彎曲。如果加工一根新軸，不僅成本高，而且工期長，會造成企業巨大經濟損失。而通過校直工藝可以以較低的成本和較短的周期使軸重新達到使用標準，也可以為加工新軸爭取到寶貴的時間。

常用的校軸方法有加熱法、敲擊法和壓力校直法。采用加熱法和敲擊法校直過程中，校直過程很難控制，無法量化，校直工作很大程度上取決于工人的經驗，同時火焰加熱會使熱影響區變大，影響零件的表層組織性能。采用壓力校直彎曲需要人工檢測，壓彎量人工設定不夠準確，效率低，校直精度全憑操作者經驗來決定。

發明內容

本發明的目的就在于解決現有技術存在的上述問題，給出一種新型的校軸方法，即采用激光熔覆方法進行校軸的工藝方法。

激光熔覆校軸的基本原理是在軸高點處施加對稱應力從而使軸校直。利用高能激光束熔覆軸類零件的特定位置，激光束的能量確保被熔覆表面達到的最高溫度高于材料的熔點，同時在軸類零件內部產生非均勻的溫度分布，由于激光熔覆使基材在高溫下迅速熔化，而后又迅速冷卻凝固，產生的溫度梯度在板料內部形成了非均勻的熱應力，最終軸類零件在內部熱應力的作用下產生了彎曲變形。實質上是基于材料的熱脹冷縮特性、以高能量激光為熱源的一種熱應力塑性成形方法。被熔覆的部位依次經歷加熱升溫熔化和冷卻降溫凝固兩個換熱過程,在其內部產生相應的應力及變形，使軸類零件最終被校直。

本發明給出的技術方案是：這種采用激光熔覆技術進行校軸的工藝方法，其特征在于：包括有以下六道工序：1）檢測；對軸類零件進行彎曲部位及彎曲方向檢測，標記出軸上不同位置處的軸跳動值以及彎曲高點相位；2）機加工熔覆槽；在軸彎曲處高點位置，或者在軸允許機加工的位置高點處加工熔覆槽，槽的長度、寬度與深度根據彎曲程度的大小進行確定，但熔覆槽所對應的圓心角度不得超過90°；3）激光熔覆校直；熔覆槽的位置進行激光熔覆，激光熔覆過程要求連續不間斷，考慮軸在激光熔覆以及冷卻過程中變形不受限制，采用軸的裝夾一端用四爪卡盤夾緊，另一端用兩滾輪拖住的形式，具體操作過程中的參數為：激光器功率3000-5000W,激光掃描速度在7mm/s,熔池尺寸直徑在3mm左右。熔覆粉末可以采用預置粉和同步送粉兩種方式，根據具體實施情況確定。

4）去除殘余應力；待軸類零件徹底冷卻后對激光熔覆表面進行去除殘余應力操作，采用手工敲擊熔覆層方法，以防止軸在校后使用中殘余應力釋放導致變形。

5）再次檢測；檢測軸跳動值，對比原始數值掌握校軸的情況，決定是否需要再次激光熔覆校軸。

6）修形與拋光；對激光熔覆表面進行機加工，注意不要加工到基體，并對激光熔覆表面進行拋光，以保證修復后精度。

為更好的實現本發明的目的，在彎曲部位的高點處采用激光熔覆，熔覆槽所對應的圓心角度不得超過90°，圓心角度超過90°，對校軸的效果無明顯改善。

為更好的實現本發明的目的，在熔覆過程中軸的固定方式不能限制軸的彎曲變形，通常采用將軸的一端夾緊，軸的另一端用兩滾輪拖住的形式，確保軸在激光熔覆以及冷卻過程中變形不受限制。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：無接觸加工，無工具磨損，激光束易于導向、聚焦，激光束能量密度高，加工速度快，熱影響區小，后續加工量小并且極易與數控系統配合實現自動化；大型軸類零件的修復過程中，如果在施工現場環境需要維修，便攜式激光設備可以進現場在線校軸，節省了運輸以及拆裝的工時，為企業減少損失；軸發生彎曲通常伴隨磨損，采用激光熔覆方法既解決校直問題，又解決修復問題，提高效率；重要的是采用激光校軸可以通過改變工藝參數精確控制變形量，這是其他方法不能實現的。

附圖說明

圖1為軸在彎曲高點加工熔覆槽示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖中標記：1.熔覆區域,2.彎曲高點。

具體實施方式