[發明專利]一種消除軸向應力的精密齒輪軸軸承位激光修復方法

在審

• 申請號: 202010882669.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111926326A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 付宇明;張鈺;鄭麗娟
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/44;C22C38/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

本發明公開一種消除軸向應力的精密齒輪軸軸承位激光修復方法，屬于金屬表面工程技術領域，其特征在于：對軸承位采用方向相反的螺旋線熔道進行激光熔覆。具體方法為：磨削掉精密齒輪軸軸承位表面疲勞磨損層；使用無水乙醇清洗磨削表面；配制合金粉末；將精密齒輪軸裝卡于數控激光加工機床上，通過光纖激光器掃描重力送粉輸送到位的合金粉末，對精密齒輪軸進行激光熔覆。本發明的修復方法消除了精密齒輪軸激光熔覆修復中的軸向應力，避免了精密齒輪軸在以后高頻高速運行時，由于軸向應力存在可能引起軸承位萌生裂紋的隱患，保證了修復后精密齒輪軸長期安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及金屬表面工程技術領域，特別是涉及一種消除軸向應力的高爐增壓機精密齒輪軸軸承位激光修復方法。

背景技術

增壓機是高爐中的關鍵設備，它承擔著向壓縮空氣及向高爐吹熱風的功能。在使用中，增壓機將空氣通過高速壓縮，進而提高空氣溫度，增壓后的空氣再經過煤氣爐加熱達到高溫高壓狀態，被吹入高爐中，促進鐵礦石和焦炭進行還原反應，生成鐵水。

作為高爐的核心設備，增壓機工作的安全平穩，直接關系高爐出鐵率和安全運行。增壓機中的核心部件精密齒輪軸轉速達到6000r/min以上，由于精密齒輪軸高速旋轉，其各個方向尺寸偏差均要求小于0.02mm，不允許內部存在內應力，否則極易萌生疲勞裂紋，導致精密齒輪軸損壞而致使高爐停產；對疲勞磨損的精密齒輪軸軸承位不能采用傳統電弧焊、等離子堆焊等工藝進行修復，因為它們均存在熱變形大和焊接后殘余應力大等問題，導致修復后的齒輪軸會因尺寸偏差超差及存在內應力而報廢。

近年來，常見的精密儀器的修復采用激光熔覆工藝，其特點是通過對熔覆層合金成分的設計以及對激光工藝參數的調整，能夠獲得低稀釋率的良好熔覆層，并且熔覆層成分和稀釋度可控，通過調整工藝參數，可以獲得厚度范圍比較寬的熔覆層，其厚度在0.2~2.0nm，材料消耗少，性價比高；但是激光熔覆的過程相當于一個小型的鑄造過程，快速熔化快速凝固的工藝特點，使得熔覆層中存在較大的殘余應力，工件會發生變形，甚至出現裂紋，尤其是軸向應力，由于軸向應力存在可能引起軸承位萌生裂紋的隱患。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種消除軸向應力的高爐增壓機精密齒輪軸軸承位激光修復方法，以解決上述現有技術存在的問題，保證精密齒輪軸修復的精密性、安全性和可靠性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種消除軸向應力的精密齒輪軸軸承位激光修復方法，采用激光熔覆技術，其特征在于：對軸承位采用方向相反的螺旋線熔道進行熔覆，具體步驟為：

熔覆時，在精密齒輪軸軸承位一端選取起熔點，開始第一道圓環的激光熔覆，熔覆一圈后，按程序設置繼續完成1/12圈與第一道圓環重疊熔覆，接著開始走螺旋線，設置步長為10mm，至熔道外側與軸承位另一端端部對齊結束；接下來，反向熔覆，在精密齒輪軸軸承位另一端選取起熔點，開始第一道圓環的激光熔覆，熔覆一圈后，按程序設置繼續完成1/12圈與第一道圓環熔道的重疊熔覆，接著開始走螺旋線，同樣設置步長為10mm，熔道將填補第一道螺旋線間的空白處，至熔道外側與軸承位另一端已經存在的熔道里側邊緣對齊時結束；

本發明技術方案的進一步改進在于：熔覆時使用的合金粉末的質量百分比組成為：Mo：2.3%~2.8%，Si：1.26%~1.35%，Cr：15%~17%，C：0.02%~0.03%，Ni：2. 5%~3.5%，余量為Fe，各組分純度大于99.9%，粒度為135~325目。

本發明技術方案的進一步改進在于：激光熔覆工藝參數如下：矩形寬光斑大小為2×14mm，激光功率為：3.0~3.3 kW，掃描速度為：450~600 mm/min。

本發明技術方案的進一步改進在于：熔覆時熔覆層的厚度為1.5~2.0mm。

由于采用了上述技術方案，本發明取得了以下技術效果：