一種激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蝕風電電機軸的方法技術

本發明專利技術涉及一種激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蝕風電電機軸的方法，其特點是包括以下過程：（1）電機軸表面預處理，（2）選用耐磨性與電機軸性能相匹配的合金粉末作為工作層，調節重力送粉裝置，預置送粉，（3）高功率激光器熔覆耐磨合金粉末，（4）熔覆后用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗。本發明專利技術用高功率CO2激光器在風電電機軸上熔覆一層與基體形成冶金結合的耐磨抗蝕涂層，從而顯著改善或提高風電電機軸的耐蝕、耐磨及抗氧化特性，達到風電電機的使用要求，具有生產率高、能耗低、熔覆層加工余量小、成品率高以及綜合成本低等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種發電設備部件的耐磨抗蝕方法，特別是涉及，屬于激光熔覆

技術介紹
電機是風力發電機的核心組件之一。風力發電機軸損壞的主要形式是風力發電機在運行過程中由于空氣中的沙石、水份等介質的侵蝕造成電機軸承損壞或使電機軸銹蝕。在對風力電機進行軸承更換或維修安裝、拆卸過程中容易產生拉傷、劃傷、磕碰傷等導致整臺風力發電設備報廢。由于風力發電機軸是風力發電的主要核心部件，價格昂貴，有時因軸承拆卸過程中產生的劃傷、磕碰傷導致風力發電機軸安裝尺寸達不到工藝要求，最終導致風力發電機軸報廢更換，為了減少不必要的損失，對出現拉傷、劃傷的風力發電機軸各單位也曾采用過多種修復工藝或方法，例如:氬弧焊、熱噴涂等工藝，但由于風力電機的使用技術要求較高，氬弧焊因為熱影響區大，焊接應力大，致使電機軸整體變形，熱噴涂的涂層結合強度不夠，在使用中的復雜情況下，修復層易剝落，電機軸的修復成為很多企業難以解決的問題。企業往往將其報廢處理，浪費大量資源。因此，選擇適當的制備風力發電機軸耐磨抗蝕涂層的工藝，使風力發電機軸耐磨抗蝕涂層與基體結合強度高、耐磨抗蝕性能好、合金涂層的厚度均勻，是當前亟待解決的課題。激光熔覆技術作為一種先進的再制造技術，近年來得到了迅速推廣和廣泛應用。目前，關于利用激光熔覆工藝制備設備部件耐磨抗蝕合金涂層的專利很多:例如。公開號為CN1 202534的中國專利技術專利申請給出的《金屬表面等離子噴涂后激光熔覆制備陶瓷涂層的方法》，該方法是先在金屬表面用等離子噴涂方法制備陶瓷涂層，然后在激光照射的同時，將陶瓷粉末噴向涂層表面，對陶瓷涂層進行二次熔覆處理。公開號為CN1786272的中國專利技術專利申請給出的《激光熔覆鎳基納米WC/Co預涂層的制備方法》，該制備方法包括下列步驟:①按每克重的蟲膠與10 20克重的無水乙醇稱量蟲膠和無水乙醇，然后將所述的蟲膠加入無水乙醇中制成粘結劑；②根據需要按每克鎳基納米WC/Co粉末與0.1毫升 0.25毫升的粘結劑的比例，稱量鎳基納米WC/Co粉末和所述的粘結劑并混合，充分攪拌均勻制成預涂膠;③將上述預涂膠均勻地涂在待激光熔覆處理的工件表面，制成預涂層烘干。采用自制的粘結劑制備鎳基納米WC/Co預涂層，然后再采用激光熔覆工藝，制備出了表面較平整，較細密、基本消除了裂紋與孔隙并與基體呈冶金結合的鎳基納米WC/Co復合涂層。公開號為 CN101338425的中國專利技術專利申請給出的《鐵路道岔滑床板表面耐磨抗蝕合金涂層激光熔覆工藝》，包括以下工藝過程:首先滑床板表面預處理，即在室溫下對滑床板表面進行除油除銹，并用酒精清洗干凈；然后是合金粉末的預置，即把待熔覆的鐵基、鎳基或鈷基合金粉末預置于上述處理后的滑床板表面，并用帶有導軌的刮尺來調整預制合金粉末，使之均勻分布在滑床板表面并具有適當的厚度，以滿足熔覆后涂層厚度的要求；最后是光熔覆強化滑床板，選用氣體CO2激光器，工作臺為數控機床，在滑床板表面進行激光熔覆強化。現有技術給出的上述技術方案雖能利用激光熔覆工藝對部分設備部件進行防腐耐磨涂層處理，并通過配制適當的熔覆材料克服了激光熔層存在的裂紋、氣孔和微觀結構不均勻性的問題，取得一定的技術效果。但對其他特定的設備部件，例如像風力發電機軸這樣的特殊結構，現有的激光熔覆工藝已明顯不能適應。經本申請人檢索查證:采用激光熔覆工藝完成風力發電機軸耐磨抗蝕涂層，國內尚無先例，國外也沒有見到相關報道。因此，尋找出適當的采用激光熔覆完成風力發電機軸耐磨抗蝕涂層的工藝方法，仍需所屬領域的技術人員利用公知的激光熔覆技術，針對特定的耐磨抗蝕風力發電機軸制造或再制造課題進一步作出創造性的研究工作，以便能給出能夠令人滿意的激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蝕風電電機軸的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于解決現有技術存在的上述問題，提供。本專利技術利用高功率CO2激光器在40Cr、35CrMo材質的風電電機軸上熔覆一層耐磨抗蝕涂層的方法。該方法可制備與基體形成冶金結合的耐磨涂層，從而顯著改善或提高風電電機軸的耐蝕、耐磨及抗氧化特性，達到風電電機的使用要求。 本專利技術給出的技術方案是:這種激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蝕風電電機軸的方法，其特點是包括以下過程。(I)電機軸表面預處理。在室溫下用車床對風電電機軸的銹蝕或劃傷部位進行機加處理，用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗，要求電機軸無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。(2)合金粉末的選擇和重力送粉裝置的調節。選用耐磨性與電機軸性能相匹配的合金粉末作為工作層，該合金粉末成分為:C1.05 1.15，Cr 16 22，Si 0.8 1.0，W 1.0 1.4，Mn 0.5 0.7，Mo 1.0 1.2，Ni3 5，V 0.10 0.20，余量為Fe。調節重力送粉裝置，預置送粉，調節送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8一 1.1mm。(3)高功率激光器熔覆耐磨合金層。選用高功率CO2激光器，以數控機床為工作臺，用有紅旗紙燒斑法選取最佳的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套設備熔覆耐磨合金層；采取重力送粉方式預置合金粉末，具體工藝參數如下。聚焦鏡f = 200 400。熔覆功率P=3000 5000W。光斑直徑D=L 5 3.5mm。溶覆掃描速度V=500 1 200mm/mi n。搭接率40 60%。( 4 )熔覆后探傷檢驗。用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗，要求電機軸無裂紋、夾雜、氣孔等缺陷。本專利技術使用的激光器類型是高功率CO2氣體激光器，其最高功率是10000W，波長10.6微米，可實現窄帶快速掃描以及寬帶矩形掃描進行熔覆。本專利技術通過選取強度高韌性好且熱物理性能與基材相近的材料制造熔覆風電電機軸。采用重力送粉法激光熔覆處理，在基材表面形成均勻致密的優良耐磨抗蝕涂層。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是。1、激光熔覆合金涂層均勻、致密，在滿足風電電機軸安裝的條件下，涂層具有優良的耐磨抗蝕性能，采用本專利技術技術制造或再制造的風電電機軸能顯著提高耐磨抗蝕性能和使用壽命。2、韌性好強度高、基材與熔覆層材料冶金相容性好，提高風電電機軸整體性能。與常規的表面涂覆工藝相比較，激光熔覆變形量小，激光束的功率、位置和形狀等能夠精確控制，易實現選區甚至微區熔覆，且涂層成分稀釋率低，涂層厚度也可準確控制，屬于無接觸型處理，以及整個過程很容易實現自動控制；另外，激光熔覆工藝對環境無污染、無輻射、低噪聲，還具有生產率高、能耗低、熔覆層加工余量小、成品率高以及綜合成本低等特點得到廣泛的應用。因此，采用激光熔覆技術將產生顯著的經濟效益和社會效益。具體實施例方式實施例1。在風電電機軸表面激光熔覆制備耐磨抗蝕涂層工藝，包括以下過程。1、電機表面預處理。在室溫下用車床對風電電機軸的銹蝕或劃傷部位進行機加處理。用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗，要求加工部位無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。2、合金粉末的選擇和重力送粉裝置的調節。選用耐磨性能與電機軸性能相匹配的合金粉末作為工作層，粉末成分為。C 1.05，Cr 16，Si 1.0，W 1.2，Mn 0.5，Mo 1.1，Ni 3，V 0.10，余量為 Fe。調節重力送粉裝置，預置送粉，調節送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8_。3、高功率激光器熔覆耐磨合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蝕風電電機軸的方法，其特征在于在于包括以下過程：（1）電機軸表面預處理在室溫下用車床對風電電機軸的銹蝕或劃傷部位進行機加處理，用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗，要求電機軸無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷；（2）合金粉末的選擇和重力送粉裝置的調節選用耐磨性與電機軸性能相匹配的合金粉末作為工作層，該合金粉末成分為：C?1.05～1.15，Cr?16～22，Si?0.8～1.0，W?1.0～1.4，Mn?O.5～O.7，Mo?1.0～1.2，Ni?3～5，V?0.10～0.20，余量為Fe；調節重力送粉裝置，預置送粉，調節送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8—1.1mm；（3）高功率激光器熔覆耐磨合金層選用高功率CO2激光器，以數控機床為工作臺，用有紅旗紙燒斑法選取的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套設備熔覆耐磨合金層，采取重力送粉方式預置合金粉末，具體工藝參數如下：聚焦鏡f?=?200～400?，熔覆功率P=3000～5000W?光斑直徑D=1.5～3.5mm?，熔覆掃描速度V=500～1200mm/min，搭接率40～60%?；（4）熔覆后探傷檢驗用超聲波探傷法對風電電機軸進行檢驗，要求電機軸無裂紋、夾雜、氣孔等缺陷。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶興啟，黃旭東，廖運生，陳海濤，
申請(專利權)人：沈陽大陸激光成套設備有限公司，
類型：發明
國別省市：