热喷涂修复压缩机曲轴

修复工艺 2014-01-06 23:27:33
  两台型号为D-18/10-27二列对称平衡型往复式压缩机,一开一备,上海压缩机厂制造。1999年3月,由于低压电系统发生故障,造成润滑油泵停运,致使5组主轴瓦及连杆瓦全部烧毁,两个十字头的4片滑履全部损坏。直径200mm宽130mm的主轴轴颈和曲轴轴颈表面有5处严重拉伤,出现环状沟纹,深达50-60μm,呈龟裂的过热烧灼状。经检验内部完好,但不能继续使用。通过探讨,决定采用表面修复技术对损坏的曲轴进行修复。
  1.修复原则
  并非所有废旧零部件都适宜修复。总体来说,可修复的零部件应满足下列条件:
  (1)修复成本明显低于新件购入价格,而低成本易耗件不值得修复。
  (2)修复件能达到原件的尺寸精度、粗糙度、硬度、强度、刚度等技术条件。
  (3)修复件的寿命至少能维持生产中允许的最小维修周期。
  压缩机曲轴是精度高外形尺寸较大的零件,修复的重点是保证曲轴修复面的尺寸精度,整体的形位公差要求。曲轴材料为45号钢,对热喷涂有良好的适应性。虽然结合力(30MPa)较低,孔隙率较高。但由于修复面为轴颈,在有润滑的情况下具有微孔的金属喷涂层有极好的抗磨效果。喷涂时工件温升比较低,这样不会引起基体金相组织改变和工件的变形。
  2.电弧热喷涂工艺过程
  (1)表面预处理 对曲轴的各个部位进行形状公差检查,有超差之处采用车削的方法,去除各损坏部位的疲劳氧化层,直到见到新基体组织为止。对各重要表面进行无损检测,确认没有缺陷后,再进行下一道工序。
  (2)表面粗化处理 粗化基体表面可以增大基体与喷涂层的接触面积,增强基体与喷涂层间的结合强度,喷涂层不易剥落,使修复面的使用寿命得以提高。粗化处理既可以用车削细小螺纹或环形槽的方法,也可以采用喷砂、粗磨的方法。表面车螺纹的方法效果最佳,但由于曲轴表面车削螺纹比较困难,因此采用喷砂表面粗磨的方法,使表面粗糙度 Ra≥12.4μm。
  (3)预热及保护预热可以净化表面,去除表面上吸附的油污和水分,消除曲轴的部分残余应力,还可以防止金属熔滴喷到工件表面上时的骤冷,使喷涂层和基体间的收缩应力差值减小,可防止涂层脱落。预热时可以采用氧乙炔火焰对工件进行均匀加热,温度控制在90~105℃。不喷涂的重要表面用保温层包裹起来,以免金属熔滴飞溅其上损伤表面。
  (4)喷涂底层采用镍铝合金焊丝,这种焊丝材料是发热型的,能与基体金属形成微冶金结构,增强结合强度。但这个喷涂层机械加工性能不好,因此只作为喷涂底层用,厚度控制在0.1~0.6mm,不能过厚。
  (5)喷涂工作层工作层材料为镍铬合金。喷涂时,应将喷涂电流、压缩风调整到工艺要求的适当值,待电弧将合金焊丝熔化成熔融状,再用压缩风雾化成熔滴喷至工件表面。连续喷涂的每层厚度应≤0.2mm。喷涂层的总厚度(含机加工余量)一般为0.3~0.6mm。
  (6)机械加工曲轴自然冷却至常温后,便可进行机械加工。通过粗、精车、磨削加工,使修复表面达到尺寸精度要求。修复后的表面,应均匀无裂纹、夹杂等缺陷,硬度在45HRC以上。
  3.效果
  采用热喷涂技术对曲轴修复,机组的修理工期只有10天,修理费用3.5万元。试运转轴瓦温度等指标全部正常,投入正常运行3个月后,对润滑油进行铁谱检测合格。运行1年后停机检查,曲轴修复面完好如初,无脱皮剥落和磨损现象,该机组现已安全运行了4年。
  但修理时应注意,由于喷涂层是多孔组织,虽然有利于润滑,但也容易发生腐蚀;喷涂层与基体结合力不是很强,远不如堆焊结构,因此在具有腐蚀性介质、干摩擦条件及有冲击的重负荷表面,不宜采用热喷涂修理。  
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