軸承軸瓦球面與瓦枕接觸面激光增材再制造項(xiàng)目案例
發(fā)布時(shí)間：2022-04-08
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一、 技術(shù)參數(shù)及項(xiàng)目概況
1、清理接觸面，測(cè)繪原始尺寸數(shù)據(jù)
2、接觸面采用機(jī)械去除疲勞層
3、PT 探傷檢查母材缺陷
4、六軸機(jī)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(jìn)行銑削加工
8、結(jié)尾進(jìn)行 PT 探傷，尺寸校驗(yàn)
9、精加工并紅丹粉檢驗(yàn)接觸面達(dá)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(zhuān)門(mén)使用的激光熔覆粉末，增加耐腐蝕機(jī)理。
1.2、根據(jù)實(shí)際測(cè)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(jī)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(cè)量工具及相關(guān)物資。
2.1.1、平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭固定安裝，中心高匹配連接軸件，帶 動(dòng)軸件旋轉(zhuǎn)調(diào)試運(yùn)行，檢測(cè)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(jī)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(dòng)力電源的安裝。
2.2.4、激光器的調(diào)試。
2.2.5、機(jī)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(jìn)行烘干處理。
2.3.2、作業(yè)前保證高純氬氣能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。
2.3.3、作業(yè)過(guò)程中不定期對(duì)保護(hù)鏡片進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)更換。
2.3.4、熔覆過(guò)程中每 4 小時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整和維護(hù)，工作過(guò)程中還要不定期進(jìn)行檢查。
2.3.5、準(zhǔn)確的平臺(tái)和伺服電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，能夠確保修復(fù)軸瓦激光熔覆過(guò)程中的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，保證熔覆質(zhì)量。
3.1.1、選用千分尺對(duì)該零件進(jìn)行尺寸檢測(cè)。
3.1.2、選用著色探傷對(duì)該位置進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果作為原始記錄，拍照并存檔。
3.1.3、無(wú)損探傷檢測(cè)表面是否存在微裂紋（如有裂紋應(yīng)徹底去除）。
3.1.4、檢測(cè)表面硬度。
3.1.5、初步檢測(cè)確認(rèn)進(jìn)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(guò)渡，底部槽與斜面要形成 r 角（大于 R5)過(guò)渡，以便激光熔覆和消除原始損傷部位應(yīng)力集中問(wèn)題。
4.3、損傷部位初加工后，經(jīng)著色檢測(cè)確認(rèn)無(wú)潛在缺陷方可，并檢測(cè)記錄損傷部位加工后尺寸（修復(fù)部位直徑（位置）*長(zhǎng)度*深度）。
4.4、清理前，須做好零件周邊部份防護(hù)工作，確保防護(hù)嚴(yán)密。
5.2、根據(jù)零件的具體實(shí)際尺寸進(jìn)行機(jī)器人編程，并校驗(yàn)程序的可靠性，采用同步送粉的方法進(jìn)行熔覆。
5.3、打底層熔覆后必須進(jìn)行打磨清理、冷卻后著色探傷檢測(cè)，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(duì)表面的高點(diǎn)進(jìn)行打磨處理，以便于精修加工。
5.6、熔覆尺寸（直徑（位置）*長(zhǎng)度）、硬度、探傷檢測(cè)。拍照并存檔。
5.7、整個(gè)熔覆過(guò)程實(shí)現(xiàn)了激光器運(yùn)行、機(jī)器人程序、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的閉環(huán)聯(lián)動(dòng)控制，確保了整個(gè)熔覆設(shè)計(jì)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(tái)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(diǎn)進(jìn)行加工。
6.3、首先粗加工去除高點(diǎn)及大部分余量，然后精加工。
6.4、再次進(jìn)行測(cè)量后面的數(shù)據(jù)。
7、拋光鈍邊紅丹驗(yàn)證
7.1、砂帶拋光機(jī)去除毛刺。
7.2、紅丹粉涂抹瓦枕，放入球面，圓周運(yùn)動(dòng)三~四次吊離球面，檢驗(yàn)接觸面面積大于85%為合格。
五、驗(yàn)收方式及內(nèi)容
1、施工實(shí)行全流程質(zhì)量控制，由修復(fù)單位質(zhì)檢人員對(duì)每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)并記錄。
2、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)由修復(fù)單位留存現(xiàn)場(chǎng)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(duì)上道工序操作質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。
4、操作者在操作過(guò)程中進(jìn)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)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(jī)組一個(gè)大修周期正常運(yùn)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(wú)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(cè)繪原始尺寸數(shù)據(jù)
2、接觸面采用機(jī)械去除疲勞層
3、PT 探傷檢查母材缺陷
4、六軸機(jī)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(jìn)行銑削加工
8、結(jié)尾進(jìn)行 PT 探傷，尺寸校驗(yàn)
9、精加工并紅丹粉檢驗(yàn)接觸面達(dá)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(zhuān)門(mén)使用的激光熔覆粉末，增加耐腐蝕機(jī)理。
1.2、根據(jù)實(shí)際測(cè)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(jī)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(cè)量工具及相關(guān)物資。
2、設(shè)備調(diào)試
2.1、對(duì)設(shè)備進(jìn)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(tái)、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭固定安裝，中心高匹配連接軸件，帶 動(dòng)軸件旋轉(zhuǎn)調(diào)試運(yùn)行，檢測(cè)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(jī)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(dòng)力電源的安裝。
2.2.4、激光器的調(diào)試。
2.2.5、機(jī)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(jìn)行烘干處理。
2.3.2、作業(yè)前保證高純氬氣能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。
2.3.3、作業(yè)過(guò)程中不定期對(duì)保護(hù)鏡片進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)更換。
2.3.4、熔覆過(guò)程中每 4 小時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整和維護(hù)，工作過(guò)程中還要不定期進(jìn)行檢查。
2.3.5、準(zhǔn)確的平臺(tái)和伺服電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，能夠確保修復(fù)軸瓦激光熔覆過(guò)程中的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，保證熔覆質(zhì)量。
3、測(cè)量及探傷
3.1、對(duì)確認(rèn)后的損傷部位的尺寸檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)（著色探傷）。3.1.1、選用千分尺對(duì)該零件進(jìn)行尺寸檢測(cè)。
3.1.2、選用著色探傷對(duì)該位置進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果作為原始記錄，拍照并存檔。
3.1.3、無(wú)損探傷檢測(cè)表面是否存在微裂紋（如有裂紋應(yīng)徹底去除）。
3.1.4、檢測(cè)表面硬度。
3.1.5、初步檢測(cè)確認(rèn)進(jìn)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(duì)損傷部位進(jìn)行機(jī)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(guò)渡，底部槽與斜面要形成 r 角（大于 R5)過(guò)渡，以便激光熔覆和消除原始損傷部位應(yīng)力集中問(wèn)題。
4.3、損傷部位初加工后，經(jīng)著色檢測(cè)確認(rèn)無(wú)潛在缺陷方可，并檢測(cè)記錄損傷部位加工后尺寸（修復(fù)部位直徑（位置）*長(zhǎng)度*深度）。
4.4、清理前，須做好零件周邊部份防護(hù)工作，確保防護(hù)嚴(yán)密。
5、激光熔覆加工
5.1、對(duì)去除疲勞層后的修復(fù)部位進(jìn)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(wú)任何油漬與殘留物方可。5.2、根據(jù)零件的具體實(shí)際尺寸進(jìn)行機(jī)器人編程，并校驗(yàn)程序的可靠性，采用同步送粉的方法進(jìn)行熔覆。
5.3、打底層熔覆后必須進(jìn)行打磨清理、冷卻后著色探傷檢測(cè)，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(duì)表面的高點(diǎn)進(jìn)行打磨處理，以便于精修加工。
5.6、熔覆尺寸（直徑（位置）*長(zhǎng)度）、硬度、探傷檢測(cè)。拍照并存檔。
5.7、整個(gè)熔覆過(guò)程實(shí)現(xiàn)了激光器運(yùn)行、機(jī)器人程序、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的閉環(huán)聯(lián)動(dòng)控制，確保了整個(gè)熔覆設(shè)計(jì)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(tái)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(diǎn)進(jìn)行加工。
6.3、首先粗加工去除高點(diǎn)及大部分余量，然后精加工。
6.4、再次進(jìn)行測(cè)量后面的數(shù)據(jù)。
7、拋光鈍邊紅丹驗(yàn)證
7.1、砂帶拋光機(jī)去除毛刺。
7.2、紅丹粉涂抹瓦枕，放入球面，圓周運(yùn)動(dòng)三~四次吊離球面，檢驗(yàn)接觸面面積大于85%為合格。
五、驗(yàn)收方式及內(nèi)容
1、施工實(shí)行全流程質(zhì)量控制，由修復(fù)單位質(zhì)檢人員對(duì)每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)并記錄。
2、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)由修復(fù)單位留存現(xiàn)場(chǎng)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(duì)上道工序操作質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。
4、操作者在操作過(guò)程中進(jìn)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：
|
項(xiàng) 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(cè) |
JB/T4730 |
|
激光熔覆層 |
無(wú)裂紋、無(wú)夾渣、不脫落 |
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藍(lán)油檢驗(yàn) |
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(jī)組一個(gè)大修周期正常運(yùn)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(wú)裂紋、夾雜等缺陷。
