[发明专利]一种消除轴向应力的精密齿轮轴轴承位激光修复方法

说明书

本发明公开一种消除轴向应力的精密齿轮轴轴承位激光修复方法，属于金属表面工程技术领域，其特征在于：对轴承位采用方向相反的螺旋线熔道进行激光熔覆。具体方法为：磨削掉精密齿轮轴轴承位表面疲劳磨损层；使用无水乙醇清洗磨削表面；配制合金粉末；将精密齿轮轴装卡于数控激光加工机床上，通过光纤激光器扫描重力送粉输送到位的合金粉末，对精密齿轮轴进行激光熔覆。本发明的修复方法消除了精密齿轮轴激光熔覆修复中的轴向应力，避免了精密齿轮轴在以后高频高速运行时，由于轴向应力存在可能引起轴承位萌生裂纹的隐患，保证了修复后精密齿轮轴长期安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及金属表面工程技术领域，特别是涉及一种消除轴向应力的高炉增压机精密齿轮轴轴承位激光修复方法。

背景技术

增压机是高炉中的关键设备，它承担着向压缩空气及向高炉吹热风的功能。在使用中，增压机将空气通过高速压缩，进而提高空气温度，增压后的空气再经过煤气炉加热达到高温高压状态，被吹入高炉中，促进铁矿石和焦炭进行还原反应，生成铁水。

作为高炉的核心设备，增压机工作的安全平稳，直接关系高炉出铁率和安全运行。增压机中的核心部件精密齿轮轴转速达到6000r/min以上，由于精密齿轮轴高速旋转，其各个方向尺寸偏差均要求小于0.02mm，不允许内部存在内应力，否则极易萌生疲劳裂纹，导致精密齿轮轴损坏而致使高炉停产；对疲劳磨损的精密齿轮轴轴承位不能采用传统电弧焊、等离子堆焊等工艺进行修复，因为它们均存在热变形大和焊接后残余应力大等问题，导致修复后的齿轮轴会因尺寸偏差超差及存在内应力而报废。

近年来，常见的精密仪器的修复采用激光熔覆工艺，其特点是通过对熔覆层合金成分的设计以及对激光工艺参数的调整，能够获得低稀释率的良好熔覆层，并且熔覆层成分和稀释度可控，通过调整工艺参数，可以获得厚度范围比较宽的熔覆层，其厚度在0.2~2.0nm，材料消耗少，性价比高；但是激光熔覆的过程相当于一个小型的铸造过程，快速熔化快速凝固的工艺特点，使得熔覆层中存在较大的残余应力，工件会发生变形，甚至出现裂纹，尤其是轴向应力，由于轴向应力存在可能引起轴承位萌生裂纹的隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种消除轴向应力的高炉增压机精密齿轮轴轴承位激光修复方法，以解决上述现有技术存在的问题，保证精密齿轮轴修复的精密性、安全性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种消除轴向应力的精密齿轮轴轴承位激光修复方法，采用激光熔覆技术，其特征在于：对轴承位采用方向相反的螺旋线熔道进行熔覆，具体步骤为：

熔覆时，在精密齿轮轴轴承位一端选取起熔点，开始第一道圆环的激光熔覆，熔覆一圈后，按程序设置继续完成1/12圈与第一道圆环重叠熔覆，接着开始走螺旋线，设置步长为10mm，至熔道外侧与轴承位另一端端部对齐结束；接下来，反向熔覆，在精密齿轮轴轴承位另一端选取起熔点，开始第一道圆环的激光熔覆，熔覆一圈后，按程序设置继续完成1/12圈与第一道圆环熔道的重叠熔覆，接着开始走螺旋线，同样设置步长为10mm，熔道将填补第一道螺旋线间的空白处，至熔道外侧与轴承位另一端已经存在的熔道里侧边缘对齐时结束；

本发明技术方案的进一步改进在于：熔覆时使用的合金粉末的质量百分比组成为：Mo：2.3%~2.8%，Si：1.26%~1.35%，Cr：15%~17%，C：0.02%~0.03%，Ni：2. 5%~3.5%，余量为Fe，各组分纯度大于99.9%，粒度为135~325目。

本发明技术方案的进一步改进在于：激光熔覆工艺参数如下：矩形宽光斑大小为2×14mm，激光功率为：3.0~3.3 kW，扫描速度为：450~600 mm/min。

本发明技术方案的进一步改进在于：熔覆时熔覆层的厚度为1.5~2.0mm。

由于采用了上述技术方案，本发明取得了以下技术效果：