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摘要:康明斯公司介紹了柴油發(fā)電機(jī)曲軸失效原因與形式,敘述柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行尺寸恢復(fù)時(shí)應(yīng)用的表面修復(fù)技術(shù),針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)曲軸不同磨損情況,結(jié)合表面修復(fù)技術(shù)特點(diǎn),通過表面修復(fù)技術(shù)綜合分析對(duì)比,提出失效柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行修復(fù)時(shí)應(yīng)采用的表面修復(fù)技術(shù)。
曲軸是柴油發(fā)電機(jī)中傳遞動(dòng)力重要的高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件之一,對(duì)柴油發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在工作過程中,常由于柴油發(fā)電機(jī)曲軸失效而導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。合理選擇表面修復(fù)技術(shù)對(duì)失效柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行修復(fù),恢復(fù)曲軸使用性能,延長曲軸使用壽命,充分挖掘柴油發(fā)電機(jī)曲軸的潛在價(jià)值非常必要。
一、柴油發(fā)電機(jī)曲軸失效形式與原因
1、磨損。
柴油發(fā)電機(jī)曲軸在工作中承受著沖擊載荷和循環(huán)應(yīng)力,使軸瓦摩擦副產(chǎn)生摩擦磨損,軸頸圓度和圓柱度超差而使柴油發(fā)電機(jī)曲軸失效。
2、燒傷。
軸瓦摩擦副潤滑不良或機(jī)油壓力不足發(fā)生抱瓦現(xiàn)象,使軸頸表面產(chǎn)生燒傷退火。
3、擦傷。
機(jī)油不清潔,潤滑油中有硬質(zhì)顆粒致使軸頸表面產(chǎn)生劃痕。
二、常用表面修復(fù)技術(shù)
1、高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度選取噴涂材料及制定工藝規(guī)范,打底層選鎳包鋁,3Cr13耐磨涂層為工作層。
工藝流程為:噴前檢查→噴前表面預(yù)處理→涂層設(shè)計(jì)→按工藝規(guī)范實(shí)施噴涂→噴后處理→涂層機(jī)械加工→質(zhì)量檢測(cè)→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。
修復(fù)后涂層與基體之間主要是機(jī)械結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度為3~5 kg·cm-2,硬度HRC35~45,耐磨性能比較好。涂層中存在氣孔、氧化物夾雜以及殘余應(yīng)力。
2、等離子噴涂技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度,選取噴涂粉末和制定工藝規(guī)范,過渡層選鎳包鋁粉,工作層選鎳鉻硼硅系列粉。
工藝流程為:噴前檢查→噴前表面預(yù)處理→涂層設(shè)計(jì)→按工藝規(guī)范實(shí)施噴涂→噴后處理→涂層機(jī)械加工→質(zhì)量檢測(cè)→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。
修復(fù)后涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)到5.5~7.0 kg·cm-2,硬度HRC35~50,耐磨性能比較好。涂層氣孔率≤2%,存在殘余應(yīng)力。
3、無刻蝕低溫鍍鐵技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
氯化亞鐵電解液作為鍍液,采用對(duì)稱脈沖活化機(jī)理工藝施鍍,根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度,制定工藝規(guī)范。
工藝流程為:鍍前檢查→鍍前預(yù)處理→按工藝規(guī)范施鍍→估時(shí)測(cè)量→鍍后處理→質(zhì)量檢測(cè)→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。
修復(fù)后鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度25~30 kg·cm-2,鍍層硬度HRC45~55,鍍層耐磨性能比較好。
4、激光熔覆技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度,設(shè)計(jì)熔覆層成分、選擇熔覆粉末以及制定工藝規(guī)范。
工藝流程:熔覆前檢查→熔覆前預(yù)處理→選擇鐵基自熔性合金粉末→裝夾待修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸→編制熔覆程序→同軸送粉→氬氣保護(hù)熔池→按工藝規(guī)范進(jìn)行熔覆→熔覆后處理→質(zhì)量檢測(cè)→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。
修復(fù)后熔覆層與基體為冶金結(jié)合、組織致密、無夾渣、無氣孔,熔覆層硬度HRC17~70,耐磨性非常好,修復(fù)工件無變形。
三、常用表面修復(fù)技術(shù)對(duì)比與分析
1、高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
涂層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度和涂層表面硬度比較低,涂層中有氧化物夾雜而且孔隙率比較高,修復(fù)材料在噴涂過程中損耗大,但是,它生產(chǎn)效率高,修復(fù)周期短。對(duì)于小馬力柴油柴油發(fā)電機(jī)曲軸,軸頸磨損量0.50~1.20 mm內(nèi),采用高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù),能滿足其使用要求,從經(jīng)濟(jì)性考慮比較合理。
2、等離子噴涂技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
涂層組織致密,氣孔率≤2%,生產(chǎn)效率比較高,修復(fù)周期短。對(duì)于大中型、輕負(fù)荷柴油柴油發(fā)電機(jī)曲軸,軸頸磨損量0.50~1.00 mm內(nèi)的修復(fù),從可靠性、使用性、經(jīng)濟(jì)性方面考慮,選擇等離子噴涂技術(shù)比較合理。對(duì)于大馬力、重載荷柴油發(fā)電機(jī)曲軸,由于涂層中有氣孔和殘余應(yīng)力存在,使得涂層耐磨性能下降比較快,影響柴油發(fā)電機(jī)曲軸工作可靠性和使用壽命,所以,大馬力、重載荷柴油發(fā)電機(jī)曲軸修復(fù)盡量不選擇此工藝。
3、無刻蝕低溫鍍鐵技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
鍍層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度、表面硬度比較高,鍍層耐磨性能比較好,對(duì)于大中型、輕負(fù)荷柴油柴油發(fā)電機(jī)曲軸,軸頸磨損量0.30~2.00 mm內(nèi)的修復(fù),鍍層機(jī)械性能滿足其使用性能和工作性能要求,工作可靠、使用壽命延長,修復(fù)周期短、成本低,經(jīng)濟(jì)效益好。對(duì)于大馬力、重載荷柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行修復(fù)時(shí),由于鍍層存在氫脆現(xiàn)象和表面晶界裂紋,承受重載荷時(shí)鍍層耐磨性下降,柴油發(fā)電機(jī)曲軸使用壽命有所降低,所以,不適合修復(fù)大馬力、重載荷柴油發(fā)電機(jī)曲軸。
4、激光熔覆技術(shù)修復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸
可通過不同合金粉末混合進(jìn)行熔覆層成分設(shè)計(jì),可得到致密、冶金結(jié)合涂層;修復(fù)工件不變形;熔覆層表面硬度根據(jù)選擇熔覆粉末確定,軸頸恢復(fù)尺寸不受磨損量限制,所以,激光熔覆修復(fù)技術(shù)優(yōu)于其它表面技術(shù)。特別適合對(duì)大馬力、重載荷以及進(jìn)口大型農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油發(fā)電機(jī)曲軸的修復(fù),修復(fù)后柴油發(fā)電機(jī)曲軸工作可靠性、使用壽命都有所提高,而且修復(fù)周期短,經(jīng)濟(jì)效益高。
綜上所述,不管采用那種表面技術(shù)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行尺寸恢復(fù),最終目的是恢復(fù)柴油發(fā)電機(jī)曲軸使用價(jià)值,即工作可靠、耐磨性好、使用壽命長。在進(jìn)行修復(fù)質(zhì)量對(duì)比的同時(shí),也要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的對(duì)比,以便正確選擇表面技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。合理選擇表面技術(shù)對(duì)失效柴油發(fā)電機(jī)曲軸進(jìn)行修復(fù)非常必要,特別是對(duì)大馬力、重載荷以及進(jìn)口大型農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油發(fā)電機(jī)曲軸的修復(fù),經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著。