齒輪軸激光熔覆修加工

在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪軸作為-心部件，承擔(dān)著傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的重要作用。長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，齒輪軸會(huì)因磨、腐蝕、疲勞等問(wèn)題導(dǎo)致能下甚至失，若直接換新的齒輪軸，不僅成本高昂，還可能造成設(shè)備停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)，影響生產(chǎn)率。而激光熔覆修加工技術(shù)的出現(xiàn)，為齒輪軸的修提供了種高、經(jīng)濟(jì)且能良的解決方案。

、齒輪軸激光熔覆修加工流程

1、前期準(zhǔn)備

在對(duì)齒輪軸進(jìn)行激光熔覆修之前，先要對(duì)其進(jìn)行全面的測(cè)與評(píng)估。通過(guò)超聲波探、磁粉探等無(wú)測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確判斷齒輪軸表面的類(lèi)型、程度以及內(nèi)部是否存在裂紋等缺陷。同時(shí)，測(cè)量齒輪軸的關(guān)鍵尺寸參數(shù)，如軸頸直徑、齒輪模數(shù)、齒形等，為后續(xù)修方案的制定提供依據(jù)。

根據(jù)測(cè)結(jié)果，選擇合適的合粉末作為熔覆材料。合粉末的選擇需要綜合考慮齒輪軸的工作條件、能要求等因素。例如，對(duì)于在高磨環(huán)境下工作的齒輪軸，可選用碳化鎢基合粉末，其具有高的硬度和耐磨;對(duì)于在腐蝕環(huán)境中使用的齒輪軸，則可選擇鎳基合粉末，它具有良好的耐腐蝕。

將齒輪軸表面進(jìn)行徹底的清和預(yù)處是保熔覆質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。先，采用噴砂、打磨等方去除齒輪軸表面的油污、銹跡、化等雜質(zhì)，使表面露出新鮮的屬基。然后，對(duì)齒輪軸表面進(jìn)行粗化處，如采用噴砂處，使表面形成定的粗糙度，以增加熔覆層與基之間的結(jié)合力。

2、激光熔覆操作

根據(jù)齒輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和修要求，選擇合適的激光熔覆設(shè)備和工藝參數(shù)。激光熔覆設(shè)備主要包括激光器、送粉系統(tǒng)、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)等。激光器的率、光直徑、掃描速度，送粉系統(tǒng)的送粉速率等參數(shù)都會(huì)對(duì)熔覆層的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

在激光熔覆過(guò)程中，將預(yù)先制備好的合粉末通過(guò)送粉系統(tǒng)均勻地輸送到激光束作用區(qū)域，激光束照射在合粉末和齒輪軸基表面，使合粉末和基表面薄層迅速熔化。同時(shí)，工作臺(tái)帶動(dòng)齒輪軸按照預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，使激光束在齒輪軸表面進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)熔覆層的逐層堆積，形成所需的修層。

3、后處

激光熔覆完成后，由于熔覆層表面存在定的粗糙度，且內(nèi)部可能存在殘余應(yīng)力，因此需要對(duì)齒輪軸進(jìn)行后處。先，對(duì)熔覆層表面進(jìn)行機(jī)械加工，如車(chē)削、磨削等，使其尺寸精度和表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。然后，采用去應(yīng)力退火等熱處工藝，消除熔覆層內(nèi)部的殘余應(yīng)力，熔覆層的組織能，提高齒輪軸的疲勞強(qiáng)度和使用壽。

二、齒輪軸激光熔覆修五大工藝-心勢(shì)

1、評(píng)估與預(yù)處

需通過(guò)磁粉探、三維掃描等手段確認(rèn)裂紋深度(通常需控制在軸徑15以?xún)?nèi))。對(duì)滲碳層完好的齒輪軸，采用噴砂+清洗的合處;存在疲勞裂紋的需先進(jìn)行激光清洗去除化層，再通過(guò)窄間隙激光焊補(bǔ)裂紋。

2、材料系設(shè)計(jì)

對(duì)不同工況匹配粉末材料：風(fēng)電齒輪軸推薦FeCrNiMoB系粉末(耐微動(dòng)磨);軋機(jī)齒輪軸適用WC鎳基合材料(沖擊磨);某船舶傳動(dòng)軸案例中，采用梯度材料設(shè)計(jì)，使服役壽提升至新軸的2.3倍。

3、熔覆路徑規(guī)劃

齒面修需采用六軸機(jī)器人配合三維動(dòng)態(tài)聚焦鏡，沿齒廓向進(jìn)行螺旋掃描。某進(jìn)口采煤機(jī)齒輪軸的修實(shí)踐表明，采用合路徑，可使齒形誤差控制在0.05mm/m以?xún)?nèi)。

4、在線測(cè)與質(zhì)量控制

集成紅外熱像和CCD視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋熔道形貌。某-電齒輪軸項(xiàng)目通過(guò)PLD在線測(cè)技術(shù)，將氣孔率控制在0.3‰以下。

5、后處工藝

熔覆后立即進(jìn)行去應(yīng)力退火，齒面采用超聲滾壓強(qiáng)化，可使殘余應(yīng)力低60，疲勞壽提升4-8倍。

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