[实用新型]一种用于风力发电机轴承表面的激光重融表面改性装置

说明书

本实用新型公开了一种用于风力发电机轴承表面的激光重融表面改性装置，装置包括激光控制器、激光发生器、激光加工平台、激光聚焦器、冷却介质储存盒、单轴移动平台和氩气供气系统，本装置实现激光重融实现微米晶、纳米晶组织，有效提升轴承零件表面硬度及耐磨性；依次通过加入冷却水、干冰、液氮加强冷却，可以有效控制结晶速度，进而控制晶粒大小和生长趋势；激光重融方法实现善碳化物、合金化合物的微观形貌及分散状态，有效提升轴承钢材料的抗腐蚀性能；结构简便，对工件适应能力强，能够用于多种金属激光加工场合。

技术领域

本实用新型属于金属表面处理技术领域，尤其是一种用于风力发电机轴承表面的激光重融表面改性装置。

背景技术

轴承是国民经济的战略物资，装备制造业的关键基础件。轴承属于风电机组的核心零部件。风电轴承的范围涉及从叶片，主轴和偏航所用的轴承。到齿轮箱和发电机中所用的高速轴承。因此，轴承零件材料的要求十分严格。对此，不仅要求轴承材料具有足够强度的和承载能力，还要求其运行平稳，且润滑、防腐及密封性能良好。同时要求寿命较长(一般要求20年)。但是风电用轴承由于其所使用环境的恶劣性，安装、维修不便性，导致总体来说轴承是风力机械中最薄弱的部位。特别适用于齿轮箱主轴和发电机上的大轴承是造成某些型号风电机组的主要故障之一。因此，要特别开展制造轴承零件所用材料的优选、材料质量控制及材料加工工艺的研究。

材料的好坏是决定风电轴承的最重要因素，我国风电轴承与国外差距，材料是主要因素。碳化物均匀性、网状碳化物控制、夹杂物控制等方面仍有较大差距，这就造成国内风电轴承质量先天不足，风电轴承的寿命、可靠性及一致性逊色国外产品。我国轴承行业的风电轴承设计中，没有成熟的选材方法和经验，在选材方面存在较大的盲目性，常常因选材不当造成重大损失。

疲劳剥落是风电轴承表面常见的失效形式。对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角.通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路.产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面。

根据疲劳产生的机理和主要影响因素，可以有针对性地提出预防措施。如对表面起源损伤引起的疲劳，可以通过对零件表面进行表面强化处理，目前，常用的表面处理及改性技术有化学热处理、堆焊、电镀、化学镀、热喷涂和等离子喷涂、激光表面加工等。激光表面加工技术有激光相变硬化、激光熔覆、激光冲击硬化、激光合金化、激光重熔等。

激光重熔也称激光熔凝，是利用激光束辐射工件表面形成激光熔池，激光束离开后熔池区高速冷却凝固，可以获得细小均匀的晶粒组织。激光重融技术除了可以改善轴承钢金属的晶体组织，也可以改善碳化物、合金化合物的微观形貌及分散状态，通过改善材料的微观组织获得优异的力学性能及耐腐蚀性能。因此，激光重融技术是一项有前途、可操作性强且相对经济的轴承钢激光表面加工技术。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种用于风力发电机轴承表面的激光重融表面改性装置及方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于风力发电机轴承表面的激光重融表面改性装置，包括激光控制器、激光发生器、激光加工平台、激光聚焦器、冷却介质储存盒、单轴移动平台和氩气供气系统；在单轴移动平台上放置有冷却介质储存盒，在冷却介质储存盒的垂直上方设置有激光加工平台和激光聚焦器，所述激光加工平台由支架、水平调节臂(Y轴方向)和垂直调节臂(Z轴方向)构成，激光聚焦器与垂直调节臂相连接，通过激光加工平台的水平调节臂和垂直调节臂可控制激光聚焦器进行水平和垂直方向的移动，在单轴移动平台一侧设置有氩气供气系统。