利用激光熔敷技术修复齿轮轴

　　1引言  

　　某厂硫酸车间I系统进口SO2风机配备1对备用大小齿轮，该副齿轮传动比比在用的增速箱齿轮传动比要大一些，主要是考虑到将来系统能力增大时可以更换，以相应增大风机的能力，确保系统正常运行。但由于存放时间过长，加上现场环境恶劣，长期暴露在具有腐蚀性的SO2烟气中，其中的大齿轮轴轴颈及齿面均出现了较严重腐蚀(以不均匀分布的点状凹坑呈现，凹坑深度0.5～1mm)，经过工程技术人员现场鉴定，确认已无法正常使用。如果重新订购一套或送回国外厂家修复则不仅周期长，而且价格昂贵(如重新订购一套需50多万元，修复则需30多万元，周期约半年)，一方面对正常生产带来不良影响，同时也不经济。为了能在最短时间内将其修复，并能达到原来的性能和尺寸要求，经过充分论证及慎重考虑之后，我厂决定委托国内某激光技术有限公司对锈蚀的进口SO2风机增速箱大齿轮轴轴颈和齿面进行修复。在中国科学院金属研究所的合作下，对严重锈蚀的轴颈和齿面进行认真的分析和检测，并运用激光熔敷方法成功修复。更多知识，www.mycax.cn   

　　2检测与分析  

　　轴颈修复方法有多种，如传统的电涂镀技术、堆焊技术及热喷涂技术等，然而这几种方法各有其优缺点。电涂镀技术存在涂层结合强度和本身强度不足的问题；堆焊技术和热喷涂技术存在热影响面大，易造成轴颈及整个部件变形的问题。而激光熔敷技术能有效克服上述缺点，既不会产生大的热影响区和热应力，也不会使其结合强度、硬度等技术指标受到影响，且形成的新合金表面还具有较好的耐磨性能和抗腐蚀性能。  

　　经过现场仔细检测，增速箱大齿轮轴的两支撑轴颈处严重锈蚀，深度为1mm，推力面锈蚀深度为0.5mm，锈蚀面积为整个轴颈面。经过无损探伤检测以及对材质进行化验分析，判定为轴颈腐蚀失效，虽轴颈强度储备系数仍可满足使用要求，但锈蚀部位必须清除，经过激光熔敷及精加工满足尺寸及精度要求后才能继续使用。更多知识，www.mycax.cn   

　　3激光熔敷修复3.1激光熔敷技术及性能特点  

　　激光熔敷工艺技术是利用大功率高能量激光束聚焦能量极高的特点，在瞬间将零件基体表面微熔，同时使损伤表面预置的或与激光束同步自动送置的与基体材质相同或相近的金属合金材料熔化，获得与基体成为冶金结合的致密覆层组织，从而达到恢复工件原设计尺寸形态，并提高修复区域抵抗原工况环境侵蚀等性能。  

　　激光熔敷的特点：  

　　(1)激光熔敷层与基体形成冶金结合，结合强度与原设计强度基本相同，如表1所示；  

　　表1激光熔敷层与基体的结合强度和原基材强度的对比  样材种类 σb/MPaσ 0. 2/MPaδ5/%A k/J基材84167617.65950%熔敷层50%基材83466514.250.2百分比/% 99988185基材：2Cr13 金属粉：DLF-202

  　　(2)基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层仅为0.05～0.1mm；基体受热影响区域极小，一般仅为0.1～0.2mm，激光熔敷热影响区是氩弧焊的十分之一