[发明专利]一种核二级泵水润滑轴承表面强化的方法

说明书

技术领域

本发明属于表面强化技术领域，主要涉及的是一种核二级泵水润滑轴承表面强化的方法。

背景技术

核泵是核电站中的重要设备之一，核主泵及其核二级泵在保证核电站的高效、安全运行方面起着重要作用。核二级泵包括上充泵、安注泵及余热排出泵等，各种动静压水润滑轴承又是核泵中的关键部件。水润滑轴承具有不燃烧，降低摩擦副的摩擦振动、噪声和由摩擦引起的对轴承的磨损等优点。由于其较为苛刻的工况条件，水润滑的内表面和轴套的外表面易受到摩擦、损伤，是一种典型的易耗损零件。因为水润滑轴承工作表面和心部在状态、结构和性能要求方面有较大的差别，而传统的整体热处理往往使二者不能兼顾，材料的潜力也得不到充分发挥。材料表面强化技术不仅可以较好地解决表面和心部在结构和性能上的差异，而且还可以进一步使表面获得某些特殊的工作性能，以满足在特定使用条件下对轴承表面性能的要求。

等离子弧堆焊技术具有电弧稳定、温度高、热量集中、电弧可控性好、焊道成形好、热影响区小、稀释率低、生产效率高、工艺稳定等优点。所以可以通过选择合适的堆焊合金材料(Ni、Fe等)，利用等离子弧堆焊技术在轴承的水润滑内表面堆焊一层强化合金层，进而满足特定使用条件下对其表面性能的要求。

目前在现有的技术中还没有采用等离子弧堆焊技术强化轴承内表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种核二级泵水润滑轴承表面强化方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

一种核二级泵水润滑轴承表面强化的方法：在水润滑轴承内孔表面堆焊强化合金粉末Ni50的合金层。所述Ni50合金层厚度为0.5-3.5毫米。

所述水润滑轴承表面强化方法为：首先进行焊前热处理，即强化合金粉末干燥处理和轴承焊前热处理；其次进行焊接；最后进行焊后热处理，即将轴承焊接件在20-40目的蛭石粉中缓冷至室温。所述强化合金粉末干燥处理为将Ni50合金粉末在150-200℃下保温1-3小时后，缓冷至室温，待用。所述轴承焊前热处理将轴承在350-450℃下，保温2-4小时，进而减少内部应力，避免焊接过程中产生开裂。

所述焊接参数为焊接电流150-210A、焊接电压20-35V、送粉速度15-30g/min、焊接频率30-40Hz、焊接速度40-55mm/min、摆动幅度20-30mm。

本发明所具有的优点：

1.本发明利用了轴承基体不锈钢较好的焊接性，将等离子弧堆焊技术用于轴承表面的强化，根据水润滑轴承实际的使用工况和要求，通过选择镍基合金粉末Ni50，选择适当的焊接参数，堆焊层的厚度、性能、结构可以进行变化。

2.本发明中采用单道连续自动焊接，直至焊满整个轴承表面。并且焊道与焊道之间要连续，不能有缝隙和未搭接现象。在进行前一道焊接时，相当于对相邻区域进行热处理，所以在焊接过程中需严格控制层间温度不超过400℃。

3.力学性能高：经等离子弧堆焊技术强化后的轴承表面除了具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能之外，还具有良好的高温性能。同时轴承不锈钢基体和强化堆焊层之间冶金结合良好，无未熔合、气孔、夹渣等缺陷。另外轴承基体的稀释率较低，变形较小，强化合金层组织致密均匀，性能稳定。

4.生产效率高：等离子弧堆焊技术的生产效率高，是传统的手工堆焊技术的10倍，另外可以节省超过60％的合金用量。

5.制造过程中机加工量大幅度较少：可以选择合适的焊接参数获得所需的堆焊层厚度，需要磨削加工的量减少，大大提高生产效率。

6.本发明通过选择合适的强化合金粉末和参数，等离子弧堆焊层和基体之间有很好的冶金结合，并且堆焊合金层具有较高硬度、耐磨性、耐腐蚀性，因而特别适合于核泵水润滑轴承的表面强化，所得的强化后的轴承材料具有良好的性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的核泵水润滑轴承表面强化工艺流程图。

图2为本发明实施例提供的粉末等离子弧堆焊原理示意图。

图3为本发明实施例提供的中轴承内表面焊接示意图。

图4为本发明实施例提供的处理后中轴承的效果实验图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的实施例做进一步详细说明。