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        增壓泵軸磨損表面的激光熔覆修復(fù)

        2013-12-07 01:14:00
        中國設(shè)備工程 2013年10期
        關(guān)鍵詞:增壓泵覆層磨損量

        李 旺

        (中國石化天津分公司,天津 300271)

        增壓泵是化纖行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一,主要作用是將聚合反應(yīng)完的高溫熔體增壓輸送到噴絲裝置,結(jié)構(gòu)形式為齒輪泵。輸出壓力達(dá)12MPa,運(yùn)行時(shí)承受扭矩大,運(yùn)行溫度達(dá)280~300℃。泵的軸向密封采用填料密封,在長期運(yùn)行過程中,和填料密封配合的軸表面容易磨損。采用激光熔覆技術(shù)對增壓泵軸進(jìn)行修復(fù)。激光熔覆具有應(yīng)用面廣和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn),可依據(jù)零件表面使用要求設(shè)計(jì)成耐磨、耐蝕、抗氧化等不同性能的表面層,并形成與基體冶金結(jié)合、組織致密的涂層,從而可提高零件工作性能和壽命。

        一、增壓泵軸的修復(fù)

        1.軸的尺寸及材料

        圖1所示為熔覆修復(fù)的增壓泵軸示意圖。其材質(zhì)為模具鋼Cr12MoV,該材料能夠保證軸具有的良好的強(qiáng)度,同時(shí)也可以提高其表面的硬度和耐磨性。

        圖1 增壓泵軸簡圖

        二、軸的激光熔覆工藝過程

        1.修復(fù)的表面前處理。采用磨削加工,去除表面氧化層,保證熔覆層厚度為0.4mm,再用丙酮清除表面的雜物。

        2.裝卡待修軸,調(diào)整激光光路。

        3.激光熔覆用粉的配制和混合。

        4.進(jìn)行激光熔覆。表面加面積與需要熔覆加工的損傷部位面積相同的不銹鋼絲網(wǎng),使絲網(wǎng)緊貼修復(fù)表面,用直徑相同或略小的網(wǎng)絲綁扎固定,激光功率:1 800~2 700W,激光掃描速度300mm/min,光斑直徑3.5~4.0mm,送粉量10~15g/min,搭接量35%~40%。熔覆過程中氬氣保護(hù)熔池,送氣壓力0.05MPa。

        5.檢查激光熔覆表面的質(zhì)量。對于表面?zhèn)€別缺陷進(jìn)行局部修復(fù),檢測熔覆后尺寸,保證熔覆面加工后熔覆層厚度能夠達(dá)到要求。

        6.熔覆完成后用石棉布對熔覆后的表面進(jìn)行保溫,讓工件緩冷以減小殘余熱應(yīng)力。

        7.根據(jù)原設(shè)計(jì)尺寸和配合精度要求對熔覆面進(jìn)行磨削加工。

        8.檢驗(yàn)泵軸修復(fù)位置的尺寸公差和泵軸的圓柱度,并判斷泵軸是否變形。

        激光熔覆過程如圖2所示。選ZNi06作為熔覆材料。用ZNi60粉末的熔覆表面無裂紋,宏觀硬度為48~52HRC。增壓泵軸修復(fù)后尺寸精度達(dá)到了使用要求。

        圖2 激光熔覆過程示意圖

        三、修復(fù)后的增壓泵性能測試

        安裝運(yùn)行后,為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行和積累數(shù)據(jù),對修復(fù)的泵軸采取輪換停車檢驗(yàn)。檢驗(yàn)期分別為3個(gè)月、1年和2年,表1為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        表1 軸運(yùn)行期間檢測數(shù)據(jù)表 mm

        從表1的檢測數(shù)據(jù)可知,除設(shè)備編號3的國產(chǎn)泵軸外,其它泵軸均達(dá)到了運(yùn)行2年的要求。各軸的磨損量變化范圍大,密封面均為非均勻磨損,其原因是填料材料石棉磨損后,其固定鋼絲直接接觸軸面的結(jié)果。

        表1中磨損量以Ni60粉末熔覆修復(fù)的泵軸最大。除硬度原因外,表面裂紋也是原因之一。熔覆層加入65%WC陶瓷相后,WC顆粒在修復(fù)層中起的強(qiáng)化和支撐作用,泵軸的耐磨性超過新軸,在整體填料密封處磨損量減小了50%以上。但因熔覆層中網(wǎng)絲的加入,熔覆層的硬度存在不均勻性,在靠近網(wǎng)絲處耐磨性降低,故最大磨損深度反而大于新軸。但這一點(diǎn)并不影響軸的正常安裝。

        在軸的彎曲檢驗(yàn)中,因修復(fù)后的軸已使用1個(gè)周期,故變形量大于新軸。

        四、結(jié)論

        對增壓泵軸的修復(fù)工藝也可應(yīng)用于其他軸類零件的修復(fù),此工藝已為多個(gè)廠家修復(fù)了各種軸類共40多根、閥類及其他類零件20多個(gè),取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

        [1]毛懷東,張大衛(wèi),劉澤福.激光熔覆層網(wǎng)狀添加物對裂紋控制的影響[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào),2008,41(5):553-557.

        [2]Song Wulin,J.Echigoya,et.Effects of Co on the cracking suscepti bility and the microstructure of Fe-Cr-Ni laser-clad layer,Surface and Coating Technology,2001,138(12):291-295.

        [3]任愛國,王曉靜,丁靜.激光熔覆止裂技術(shù)研究[J],表面技術(shù),2006,35(2):69-71.

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