激光熔覆技术在进口SO_2风机齿轮轴修复中的应用

　　设备材科硫酸工业，2006激光熔覆技术在进口so2风机齿轮轴修复中的应用邹辉（安徽铜都锏业股份有限公司金昌冶炼厂，安徽铜陵244000）随着科学技术的发展，激光技术在工业生产中的应用日趋成熟，目前在机械维修领域主要用于对腐蚀和磨损部件的修复。安徽铜都铜业股份有限公司金昌冶炼厂硫酸车间使用的进口S02风机配备有一对备用大小齿轮，其传动比相对于在用的增速箱齿轮要大一些，主要是考虑到在系统扩能时更换，以增大风机能力。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S02烟气中，其中的大齿轮轴轴颈及齿面均出现了较严重的腐蚀（呈不均匀分布的点状凹坑形式，深0.5 ~lmm）。经国外厂家派遣工程技术人员在现场鉴定，确认无法正常使用。咨询国外厂家，如果重新订购一套或送回厂家修复则不仅周期长（约半年），而且价格昂贵（重新订购约需50多万元，修复则需30多万元），一方面会给正常生产带来不良影响，另一方面也不经济。为了能在短时间内将其修复，并达到原来的表面性能和尺寸要求，经过充分论证及慎重考虑之后，金昌冶炼厂决定委托国内某激光技术有限公司对这副大齿轮轴的轴颈和齿面进行修复。该公司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了认真的分析和检测，终运用激光熔覆技术修复成功。下面就大齿轮轴颈的修复进行介绍。

　　1检测与修复方法的选择经检测，增速箱大齿轮轴的两支撑轴轴颈处锈蚀深度为1mm，推力面锈蚀深度为0.5mm，锈蚀面积为整个轴颈面，经过无损探伤以及对材料进行化学分析，判定为转子腐蚀失效。虽然转子强度储备系数仍可满足使用要求，但必须清除锈蚀部位并且采取适当技术复形满足尺寸及精度要求后才能继续使用。

　　轴颈修复方法有多种，如传统的电涂镀技术、堆焊技术、热喷涂技术等，然而这几种方法都有各自的缺点。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区大，从而易造成轴颈及整个部件变形的问题。由于激光熔覆技术能有效克服上述传统方法的缺点，既不会产生过大的热影响区和热应力，又不会使结合强度、硬度等技术指标受到影响，而且形成的新合金表面具有较好的耐磨性能和抗腐蚀性能，因此在工业中受到越来越多的重视。金昌冶炼厂在了解到激光熔覆技术的优越性后，决定大胆尝试，采用此项技术对进口S02风机增速箱大齿轮轴的轴颈进行修复。

　　2激光熔覆技术的特点激光擦覆技术利用激光束幅照产生的极高能量，在瞬间将损伤表面的基材与在损伤表面预置的或与激光束同步送置的和基材相同或相近的合金材料同时熔化，使二者发生冶金结合，形成致密的覆层组织，从而达到恢复工件原设计形态和尺寸、提高再建区域耐磨性和抗腐蚀性的目的。

　　激光熔覆技术具有如下特点：金昌冶炼厂机械工程师，主要从事设备管理工作。

　　a熔覆层与基材形成冶金结合，结合层强度与基材设计强度基本相同，见表1.表1结合展强度与基材设计强度的比较项目基材结合层（50熔覆层+50基材）结合层强度与基材强度比，％基材在激光加工过程中仅为表面微熔，微熔层厚度仅。5~.1mm；基材的热影响区极小，一般仅为。1~0.2mm，为氩弧焊的1/10，见。

　　3大齿轮轴激光熔覆修复基本工艺a对锈蚀的大齿轮连同小齿轮一并进行相关数据检测，包括轴颈外形公差尺寸、椭圆度、锥度、转子弯曲度、硬度等；采取机械车削的方式，将轴颈处锈蚀层及疲劳层清除掉；对轴颈材料进行化验分析；根据齿轮轴工艺参数及工况确定激光熔覆工艺；根据基体材料选择熔覆合金；设定激光熔覆工艺参数，如光斑、速度、焦距等，实施激光擦覆；熔覆后进行机械精加工（车、磨加工），恢复至原始尺寸和精度；对工件进行终无损检测，确认各项数据在正常范围内；4结论图i激光熔覆与氩弧焊热影响区的比较C.熔覆层与基材均无粗大的铸造组织，熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，无孔洞、夹渣、裂纹等缺陷。

　　激光加工过程中基材温升不超过80 t，加工后基材无热变形。

　　激光培覆层组织由各具特点的底层、中间层及面层构成梯度功能材料。底层具有与基材浸润性好、结合强度高等特点，中间层具有强度和硬度高、抗裂性好等优点，面层具有抗冲刷、耐腐蚀等性能，从而使修复后零件的安全性及使用性能得到更好的保障。

　　激光作为一种强力、非接触、清洁热源进入加工领域以来，解决了许多常规方法无法解决的加工难题，极大地提高了生产效率和加工质量，因而被称为未来制造系统的加工手段。金昌冶炼厂进口S02风机增速箱大齿轮轴的轴颈和齿面经激光熔覆工艺修复后，代替原先使用的齿轮服役于原工况环境中。一段时间的使用表明，增速箱运行平稳，振动值及其它各项指标与更换前基本相同，达到了预期的效果。该技术的成功使用节省了费用，降低了供货周期，为今后此类设备的修复开辟了一条新的道路，可考虑推广使用。

　　Kelheim纤维公司拟采用WSA处理废气生产硫酸欧洲主要的粘胶纤维生产商一位于德国巴伐利亚的Kelheim纤维公司决定选择托普索公司的WSA技术扩建其废气处理装置。该WSA装置将回收粘胶纤维生产过程废气中的硫化氢生产硫酸，处理气量为30000 rn3/h，酸公称生产能力200t/d.回收硫酸用于粘胶纤维生产，从硫化物转化过程回收的热量用于生产高压过热蒸汽，供给Kelheim纤维公司电站，以减少燃料支出。WSA装置的主承包商是奥地利兰精技术公司。托普索公司提供WSA装置的设备和催化剂，兰精技术公司负责现场施工、系统接人和安装。据托普索公司介绍，该尾气处理装置将是WSA技术在粘胶纤维生产领域的第四次应用。（瑾摘译自Sulphur2006，No.303，12）