激光熱處理熔覆技術在機械、石化行業(yè)中的應用
【編者按】機器設備由于長期在惡劣環(huán)境下工作,容易導致零部件的腐蝕、磨損洋虫。典型的易失效零部件包括葉輪、大型轉(zhuǎn)子的軸頸悠衔、輪盤疲籍、軸套、軸瓦等幔瓮,其中許多零件價格昂貴,涉及的零部件品種很多经褒,形狀復雜谅练,工況差異較大。還有大型火力發(fā)電機組的大型轉(zhuǎn)子哈讯、動葉片與靜葉片都是需要進行強化或者修復透劈。采用激光熔覆技術進行修復,不需要預熱工件奇颠,就可以恢復軸頸的尺寸败去,而且后續(xù)加工量小,不產(chǎn)生冶金裂紋烈拒,硬度可以達到HRC60以上圆裕。
大型轉(zhuǎn)子與輪盤
采用激光熔覆技術進行修復,不需要預熱工件荆几,就可以恢復軸頸的尺寸吓妆,而且后續(xù)加工量小,不產(chǎn)生冶金裂紋吨铸,硬度可以達到HRC60以上行拢。
軸類零件的激光熔覆與修復工藝
(1)預處理工序:包括工件表面除油、除銹→噴砂清理(進一步清理)→熔覆前處理(將需要激光熔覆的區(qū)域清洗干凈诞吱,將存在明顯缺陷的區(qū)域整平)舟奠;
(2)質(zhì)量檢驗工序:采用磁粉探傷、X射線探傷房维、熒光探傷或者顯示劑探傷法對清洗干凈的表面進行探傷沼瘫,確定有無明顯的缺陷區(qū)域存在跳蚓。
(3)激光熔覆:采用自主知識產(chǎn)權的合金粉末進行激光熔覆,不需要預熱忽浓,不產(chǎn)生冶金裂紋绿凄,硬度最高可以達到HRC63。
(4)后續(xù)加工處理:包括激光熔覆區(qū)域的拋磨修整與后處理矮憔;必要時噴耐磨涂層蔓踩。
(5)質(zhì)量檢驗與驗收:檢驗方法同步驟2,確認激光熔覆處理后零件表面無各種缺陷遭绝,即可進行驗收紧慧。經(jīng)過上述處理工序,可以將軸類零件復舊如新零硫。
大型齒輪的激光淬火/熔覆
激光淬火齒輪與齒圈盯窜,熱注入量小,齒輪或者齒圈的熱變形小萄蕾,不降低齒輪的精度领靖,不破壞齒面的表面粗糙度。采用激光熔覆技術可以直接對斷齒等情況進行修復以躯。
大型齒輪的激光淬火與修復工藝
(1)工藝流程:將大型齒輪裝夾到激光加工機床上槐秧,清洗齒輪齒面的油污和銹斑;在需要激光加工的齒面及軸頸部分噴涂吸光涂料忧设,再用激光加工程序?qū)X面(齒頂刁标、齒根等)進行淬火處理。
(2)淬火工藝參數(shù):激光淬火后齒面的硬度范圍可以控制在HRC35—45之間址晕;淬硬層深度為0.4-0.6mm膀懈;激光功率2.0-3.5kw;淬火掃描速度為10–50mm/s谨垃。根據(jù)齒輪齒面启搂、齒根和齒頂對材料表面的不同硬度要求,采用數(shù)控系統(tǒng)分段分區(qū)改變工藝參數(shù)乘客,獲得相應的激光淬硬層狐血。激光淬火后不用回火處理,齒面的表面粗糙度基本不變易核。
(3)激光熔覆工藝指標:激光熔覆的單層厚度根據(jù)需要可以在0.2–2.5mm之間調(diào)節(jié)匈织。激光熔覆層的硬度可以根據(jù)工件的需求在HRC25–60之間調(diào)節(jié)。對大型鋼齒輪而言牡直,在無預熱條件下可直接熔覆圣掷,熔覆層均勻、連續(xù)甜芭,無裂紋匿贴、氣孔等冶金缺陷凑篇。
渦輪盤激光熔覆與修復
煙機的關鍵易損件主要有輪盤與葉片,采用合適的激光熔覆工藝先將渦輪盤及側(cè)壁上明顯存在的溝槽添平耗述,并且焊補輪盤及側(cè)壁上所有蝕孔與裂紋托蜡,然后采用激光熔覆將與基材性能相當?shù)暮辖鸱勰啽P進行激光熔覆處理。不需打底層妒彭,也不需預熱谢燎,就可直接獲得高硬度的合金層。
渦輪葉片的激光熔覆與修復工藝
(1)預處理工序:基本工序與前相同幕笋;
(2)需要補焊的缺陷檢測:通過肉眼觀察和實驗儀器檢測钧椿,探測需要進行修復的區(qū)域,包括磨損區(qū)域椿笤、裂紋區(qū)域等盹屠,并記錄所需要修復的位置;
(3)激光熔覆:對于葉片中的微細裂紋鞋诗,如果采用脈沖YAG激光進行修復膀捷,可以獲得更加理想效果。激光修復葉片分為兩類:一類是顯微裂紋的修補削彬,另一類是磨損葉片頂端的接長担孔。采用脈沖激光熔覆技術,通過控制激光輸入的能量吃警、重復頻率數(shù)和激光掃描速度,可以控制激光熔覆層不產(chǎn)生裂紋啄育。采用CO2激光進行熔覆處理酌心,可以獲得相當?shù)男Ч?/p>
(4)后續(xù)加工:對修復好的葉片進行磨加工、拋光修整挑豌,使外觀尺寸達到圖紙要求安券。
(5)質(zhì)量檢測:對修復好的渦輪盤進行質(zhì)量檢測,確認所有修復部位質(zhì)量達到要求氓英。
(6)精整處理:對檢驗后的渦輪盤進行表面噴涂涂層等精整處理侯勉。
經(jīng)過上述處理以后,就可以將葉片修復如新铝阐。
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