軸承軸瓦球面與瓦枕接觸面激光增材再制造項目案例
發(fā)布時間：2022-04-08
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一、 技術(shù)參數(shù)及項目概況
1、清理接觸面，測繪原始尺寸數(shù)據(jù)
2、接觸面采用機械去除疲勞層
3、PT 探傷檢查母材缺陷
4、六軸機械手仿形編程
5、激光熔覆確定足夠加工余量
6、PT 探傷熔覆層質(zhì)量
7、采用離線編程五軸加工中心進行銑削加工
8、結(jié)尾進行 PT 探傷，尺寸校驗
9、精加工并紅丹粉檢驗接觸面達到 85%
四、激光增材再制造方案
1、施工前準(zhǔn)備：
1.1、根據(jù)軸瓦軸枕材質(zhì)（25CrNi4MoV）和工況條件選擇專門使用的激光熔覆粉末，增加耐腐蝕機理。
1.2、根據(jù)實際測繪所得的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)：調(diào)整、準(zhǔn)備激光修復(fù)及機械加工的工裝及附件。
1.3、根據(jù)設(shè)備與修復(fù)工作準(zhǔn)備所用工器具、測量工具及相關(guān)物資。
2.1.1、平臺、旋轉(zhuǎn)動力頭固定安裝，中心高匹配連接軸件，帶 動軸件旋轉(zhuǎn)調(diào)試運行，檢測觀察穩(wěn)定性及旋轉(zhuǎn)精度。
2.2、激光設(shè)備安裝調(diào)試：
2.2.2 激光器、機器人、加工設(shè)備安裝和調(diào)整。
2.2.3、激光器等系統(tǒng)設(shè)備動力電源的安裝。
2.2.4、激光器的調(diào)試。
2.2.5、機器人調(diào)試。
2.3、作業(yè)的具體要求：
2.3.1、激光熔覆用粉末進行烘干處理。
2.3.2、作業(yè)前保證高純氬氣能夠滿足生產(chǎn)需要。
2.3.3、作業(yè)過程中不定期對保護鏡片進行檢測，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換。
2.3.4、熔覆過程中每 4 小時對設(shè)備進行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整和維護，工作過程中還要不定期進行檢查。
2.3.5、準(zhǔn)確的平臺和伺服電機動力系統(tǒng)，能夠確保修復(fù)軸瓦激光熔覆過程中的勻速轉(zhuǎn)動，保證熔覆質(zhì)量。
3.1.1、選用千分尺對該零件進行尺寸檢測。
3.1.2、選用著色探傷對該位置進行無損檢測，檢測結(jié)果作為原始記錄，拍照并存檔。
3.1.3、無損探傷檢測表面是否存在微裂紋（如有裂紋應(yīng)徹底去除）。
3.1.4、檢測表面硬度。
3.1.5、初步檢測確認(rèn)進行激光熔覆各部位的形位公差。
3.1.6、定量確認(rèn)后續(xù)加工內(nèi)容和尺寸。
4.2、銑削損傷部位，要注意損傷部位兩端與未損位置交接處，需要斜角（約 60 度）過渡，底部槽與斜面要形成 r 角（大于 R5)過渡，以便激光熔覆和消除原始損傷部位應(yīng)力集中問題。
4.3、損傷部位初加工后，經(jīng)著色檢測確認(rèn)無潛在缺陷方可，并檢測記錄損傷部位加工后尺寸（修復(fù)部位直徑（位置）*長度*深度）。
4.4、清理前，須做好零件周邊部份防護工作，確保防護嚴(yán)密。
5.2、根據(jù)零件的具體實際尺寸進行機器人編程，并校驗程序的可靠性，采用同步送粉的方法進行熔覆。
5.3、打底層熔覆后必須進行打磨清理、冷卻后著色探傷檢測，合格后才能繼續(xù)下一層熔覆。
5.4、后一層激光熔覆厚度，高于基體面約 0.5mm，確保加工余量。
5.5、熔覆結(jié)束后對表面的高點進行打磨處理，以便于精修加工。
5.6、熔覆尺寸（直徑（位置）*長度）、硬度、探傷檢測。拍照并存檔。
5.7、整個熔覆過程實現(xiàn)了激光器運行、機器人程序、旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置運行的閉環(huán)聯(lián)動控制，確保了整個熔覆設(shè)計工藝的穩(wěn)定可靠性，使熔覆質(zhì)量得到了有效的保障。
6、軸瓦軸枕的精加工
6.1、制作軸瓦、軸枕的裝夾工裝，固定到加工中心的 T 型臺板。
6.2、原始基準(zhǔn)及數(shù)據(jù)離線編程，工藝基準(zhǔn)作為起始點進行加工。
6.3、首先粗加工去除高點及大部分余量，然后精加工。
6.4、再次進行測量后面的數(shù)據(jù)。
7、拋光鈍邊紅丹驗證
7.1、砂帶拋光機去除毛刺。
7.2、紅丹粉涂抹瓦枕，放入球面，圓周運動三~四次吊離球面，檢驗接觸面面積大于85%為合格。
五、驗收方式及內(nèi)容
1、施工實行全流程質(zhì)量控制，由修復(fù)單位質(zhì)檢人員對每一個工藝環(huán)節(jié)進行檢測并記錄。
2、關(guān)鍵技術(shù)點由修復(fù)單位留存現(xiàn)場記錄及圖像資料。
3、質(zhì)檢體系分為自檢、互檢，下道工序操作者對上道工序操作質(zhì)量進行檢測。
4、操作者在操作過程中進行操作記錄備查。
5、保證激光增材再制造精度符合質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，驗收標(biāo)準(zhǔn)如下：
六、質(zhì)量保證
1、修復(fù)單位保證激光增材制造耐腐蝕合金層在機組一個大修周期正常運行條件下不出現(xiàn)熔覆材料脫落現(xiàn)象。
2、確保金屬修復(fù)部位無裂紋、夾雜等缺陷。
- 軸瓦軸枕材質(zhì)：
- 存在情況：軸瓦底部為球面，與瓦枕圓弧面為接觸面，接觸面積 少于 85%，目前軸瓦球面與瓦枕接觸面發(fā)現(xiàn)大面積電腐蝕現(xiàn)象，減小了接觸面穩(wěn)定性（如圖1、2）
（圖 1）球面 （圖 2）瓦枕
1、清理接觸面，測繪原始尺寸數(shù)據(jù)
2、接觸面采用機械去除疲勞層
3、PT 探傷檢查母材缺陷
4、六軸機械手仿形編程
5、激光熔覆確定足夠加工余量
6、PT 探傷熔覆層質(zhì)量
7、采用離線編程五軸加工中心進行銑削加工
8、結(jié)尾進行 PT 探傷，尺寸校驗
9、精加工并紅丹粉檢驗接觸面達到 85%
四、激光增材再制造方案
1、施工前準(zhǔn)備：
1.1、根據(jù)軸瓦軸枕材質(zhì)（25CrNi4MoV）和工況條件選擇專門使用的激光熔覆粉末，增加耐腐蝕機理。
1.2、根據(jù)實際測繪所得的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)：調(diào)整、準(zhǔn)備激光修復(fù)及機械加工的工裝及附件。
1.3、根據(jù)設(shè)備與修復(fù)工作準(zhǔn)備所用工器具、測量工具及相關(guān)物資。
2、設(shè)備調(diào)試
2.1、對設(shè)備進行逐一調(diào)試，使設(shè)備均處于良好的工作狀態(tài)。2.1.1、平臺、旋轉(zhuǎn)動力頭固定安裝，中心高匹配連接軸件，帶 動軸件旋轉(zhuǎn)調(diào)試運行，檢測觀察穩(wěn)定性及旋轉(zhuǎn)精度。
2.2、激光設(shè)備安裝調(diào)試：
2.2.2 激光器、機器人、加工設(shè)備安裝和調(diào)整。
2.2.3、激光器等系統(tǒng)設(shè)備動力電源的安裝。
2.2.4、激光器的調(diào)試。
2.2.5、機器人調(diào)試。
2.3、作業(yè)的具體要求：
2.3.1、激光熔覆用粉末進行烘干處理。
2.3.2、作業(yè)前保證高純氬氣能夠滿足生產(chǎn)需要。
2.3.3、作業(yè)過程中不定期對保護鏡片進行檢測，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換。
2.3.4、熔覆過程中每 4 小時對設(shè)備進行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整和維護，工作過程中還要不定期進行檢查。
2.3.5、準(zhǔn)確的平臺和伺服電機動力系統(tǒng)，能夠確保修復(fù)軸瓦激光熔覆過程中的勻速轉(zhuǎn)動，保證熔覆質(zhì)量。
3、測量及探傷
3.1、對確認(rèn)后的損傷部位的尺寸檢測，無損檢測（著色探傷）。3.1.1、選用千分尺對該零件進行尺寸檢測。
3.1.2、選用著色探傷對該位置進行無損檢測，檢測結(jié)果作為原始記錄，拍照并存檔。
3.1.3、無損探傷檢測表面是否存在微裂紋（如有裂紋應(yīng)徹底去除）。
3.1.4、檢測表面硬度。
3.1.5、初步檢測確認(rèn)進行激光熔覆各部位的形位公差。
3.1.6、定量確認(rèn)后續(xù)加工內(nèi)容和尺寸。
4、損傷部位疲勞層清理
4.1、加工中心對損傷部位進行機械清理。遵循去除量原則以及結(jié)合激光熔覆工藝尺寸，很大程度不損傷完好的基材部位。4.2、銑削損傷部位，要注意損傷部位兩端與未損位置交接處，需要斜角（約 60 度）過渡，底部槽與斜面要形成 r 角（大于 R5)過渡，以便激光熔覆和消除原始損傷部位應(yīng)力集中問題。
4.3、損傷部位初加工后，經(jīng)著色檢測確認(rèn)無潛在缺陷方可，并檢測記錄損傷部位加工后尺寸（修復(fù)部位直徑（位置）*長度*深度）。
4.4、清理前，須做好零件周邊部份防護工作，確保防護嚴(yán)密。
5、激光熔覆加工
5.1、對去除疲勞層后的修復(fù)部位進行徹底清理，采用具體的化學(xué)物品除油，并用清洗溶劑清洗，確定無任何油漬與殘留物方可。5.2、根據(jù)零件的具體實際尺寸進行機器人編程，并校驗程序的可靠性，采用同步送粉的方法進行熔覆。
5.3、打底層熔覆后必須進行打磨清理、冷卻后著色探傷檢測，合格后才能繼續(xù)下一層熔覆。
5.4、后一層激光熔覆厚度，高于基體面約 0.5mm，確保加工余量。
5.5、熔覆結(jié)束后對表面的高點進行打磨處理，以便于精修加工。
5.6、熔覆尺寸（直徑（位置）*長度）、硬度、探傷檢測。拍照并存檔。
5.7、整個熔覆過程實現(xiàn)了激光器運行、機器人程序、旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動裝置運行的閉環(huán)聯(lián)動控制，確保了整個熔覆設(shè)計工藝的穩(wěn)定可靠性，使熔覆質(zhì)量得到了有效的保障。
激光熔覆
6、軸瓦軸枕的精加工
6.1、制作軸瓦、軸枕的裝夾工裝，固定到加工中心的 T 型臺板。
6.2、原始基準(zhǔn)及數(shù)據(jù)離線編程，工藝基準(zhǔn)作為起始點進行加工。
6.3、首先粗加工去除高點及大部分余量，然后精加工。
6.4、再次進行測量后面的數(shù)據(jù)。
7、拋光鈍邊紅丹驗證
7.1、砂帶拋光機去除毛刺。
7.2、紅丹粉涂抹瓦枕，放入球面，圓周運動三~四次吊離球面，檢驗接觸面面積大于85%為合格。
五、驗收方式及內(nèi)容
1、施工實行全流程質(zhì)量控制，由修復(fù)單位質(zhì)檢人員對每一個工藝環(huán)節(jié)進行檢測并記錄。
2、關(guān)鍵技術(shù)點由修復(fù)單位留存現(xiàn)場記錄及圖像資料。
3、質(zhì)檢體系分為自檢、互檢，下道工序操作者對上道工序操作質(zhì)量進行檢測。
4、操作者在操作過程中進行操作記錄備查。
5、保證激光增材再制造精度符合質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，驗收標(biāo)準(zhǔn)如下：
|
項 目 |
標(biāo) 準(zhǔn) |
|
同軸度
|
≤0.02mm
|
|
橢圓度 |
≤0.02mm |
|
硬度 |
HB250 |
|
粗糙度 |
Ra1.6 |
|
著色探傷檢測 |
JB/T4730 |
|
激光熔覆層 |
無裂紋、無夾渣、不脫落 |
|
藍油檢驗 |
接觸面積大于85% |
修復(fù)后
六、質(zhì)量保證
1、修復(fù)單位保證激光增材制造耐腐蝕合金層在機組一個大修周期正常運行條件下不出現(xiàn)熔覆材料脫落現(xiàn)象。
2、確保金屬修復(fù)部位無裂紋、夾雜等缺陷。
