论文部分内容阅读
一、电机转子磨损状况及运行参数分析
徐州发电厂#7l给水泵电机转子在运行过程中因缺油造成轴颈处严重磨损、烧损，磨损痕迹为局部沟槽状，表面烧焦，最大磨损深度约2mm。该电机转子运行参数为：转速3000r／min，电机功率3000Kw，转子重3.8T，总长4m，待修部位尺寸фl60+0.02～+0.04，粗糙度l.6，运行时与轴瓦滑动配合。目前用于轴类零件磨损修复的手段主要有堆焊、电刷镀、车小轴径、热喷涂等修复工艺，从涂层可靠性而言，特别对一些高速、大型、重载零件，一般首选堆焊、电刷镀或车小轴颈进行修复。往往认为喷涂层的质量不稳定，涂层抗扭、抗剪能力差，担心运转过程中涂层脱落而弃之不用。
二、零件磨损常用修复工艺
1.堆焊。采用焊接的手段，选用特种焊条对磨损部位进行补焊，焊接完成后通过机械加工保证配合尺寸。堆焊涂层与轴径基体的结合为冶金结合，结合力很高。但堆焊的热影响区较大．对于ф160轴径及3．8T重的转子来说，一旦在施焊过程中产生轴颈弯曲变形，再进行事后调整是相当困难的，因此该轴径不宜采用堆焊手段。
2.电刷镀。电刷镀是运用电源设备、镀笔、镀液在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的一种技术．电刷镀涂层与基体的结合为金属离子的沉积结合，结合力较高．涂层无需再加工。但通过刷镀获得的最佳厚度一般较薄，仅为0.04～0.3mm。对于加工超差补救及磨损量较小的表面易采用电刷镀修复。由于该电机轴径磨损量局部已达2mm，而且表面烧伤严重，不易采用电刷镀修复。
3.车小轴颈。车小轴颈属于对磨损表面直接进行下切加工而达到公差尺寸的修复方案，由于磨损表面被车削，基本尺寸变小，对于该电机轴颈来说，滑动轴瓦需重新配制，新配制的轴瓦只能做特定轴瓦使用不可互换，而且轴颈下切量将达2mm以上，这样对电机的抗扭能力产生质疑．此方案最终未被采纳。
三、电弧喷涂修复技术
1.技术原理。利用具有平直特性的电弧喷涂设备，使两根金属合金丝材在极短时间内充分熔化、雾化、喷涂至粗化后的轴颈表面形成涂层。
2.涂层特点。（1）采用电弧喷涂可以获得多种材料的涂层，以满足不同工况零件的减摩、耐磨损要求。涂层硬度可达HRC35～45．涂层内部有大量微孔可起到存油减摩作用。（2）涂层厚度可达0.1～5mm，可以对任意磨损量的不同零件进行有效修复，克服了电刷镀仅能维修0.3mm以下磨损厚度的缺陷。（3）涂层形成过程中的热影响区较小，喷涂过程中可控制工件表面温度在100℃～200℃之间，使ф160的轴颈在施喷过程中不可能变形。（4）电弧喷涂层与各种钢质零件基体结合强度高。
四、电弧喷涂修复工艺
1.清洗、测量。用清洗剂及汽油彻底清洗喷涂修复表面及相关表面．不许有油污．然后测量磨损量。测量结果，待修电机轴颈表面固缺油表面烧伤，烧伤痕迹局部沟槽状，最深处达2mm。
2.粗化。（1）采用机械加工的方法进行粗化，并选用C650×6000车床车削。针对磨损量的大小对磨损轴颈进行下切，下切量最好把涂层控制在1～l.5mm。（2）车毛螺纹。装刀时低于中心线1～2mm，进刀时最好一次进刀到位，这样可以获得更加毛糙的螺纹表面。具体工艺参数见表l。
3.喷涂。（1）检查气源质量，应无水无油。（2）喷涂设备选用我公司自行研制生产的电孤喷涂设备DDP一Ⅲ型。（3）喷涂底层材料铝青铜。（4）喷涂工作层材料3Crl3，喷涂后轴颈基本尺寸ф163，具体工艺参数见表2。
4.车削加工
用C650-6000车床，选用YT726硬质合金刀具对涂层进行车削加工，分粗车、精车两道工序．粗车切削深度0.3mm以下，精车切削深度0.1mm以下，最后车削涂层至图纸尺寸。具体工艺参数见表3。
五、试验论证电弧喷涂层的性能
1.涂层硬度试验。硬度是决定轴颈耐磨性的重要指标，由于轴颈和轴瓦相互摩擦力直接作用于涂层表面，因此涂层硬度的大小直接影响轴颈和轴瓦相互配合的使用寿命．涂层硬度试验见表4，试验涂层厚度2～2.5mm。
由表4可以看出涂层有较高的硬度与基体材料相当，而且喷涂层是有空隙的涂层，质地类似于铸铁，在轴颈和轴瓦相对运动过程中涂层内部被油浸透，摩擦力减小可有效保护轴颈。
2.偏车试验。涂层在运动过程中主要承受扭矩作用，偏车试验可以定性检验涂层的抗扭结合力。试验方法：将喷涂完毕试件偏夹于车床上，偏心距1mm，按试件转速10m／min，走刀量0.lmm／r，逐级车削涂层至局部显露基材。试验过程参数见表5，试验结果见图1。
从试验结果来看．喷涂层和基材结合部、交接处结合牢固．无切削起皮现象，涂层结合质量好。
3.涂层剪切结合强度试验。由于轴颈和轴瓦相对运动过程中产生摩擦剪应力和传递扭矩时产生的剪应力共同作用于涂层．因此对涂层的抗剪能力要求较高。试验结果见表6，试验涂层厚度2～2.5mm。
从表6可以看出，经过车毛螺纹粗化后，涂层有相当高的抗剪强度。可以满足轴颈安全运行。
六、实践与结论
电弧喷涂技术在徐州发电厂7#机大修期间成功用于给水泵重载电机转子轴颈磨损修复。至今已运行多年，无任何质量问题。此后运用电弧喷涂修复技术又相继修复了该厂循环水泵轴、排粉机轴若干根，一直运行良好。
因此，采用电弧喷涂修复技术，修复重载电机转子及其它大型机械零件，经实践证明具有一定的可靠性。该种方法兼并了堆焊、电刷镀、车小轴颈等修复方法的优点，有弥补了它们的不足，值得推广应用。
（作者单位：成都理工大学应用核技术与自动化工程学院）
徐州发电厂#7l给水泵电机转子在运行过程中因缺油造成轴颈处严重磨损、烧损，磨损痕迹为局部沟槽状，表面烧焦，最大磨损深度约2mm。该电机转子运行参数为：转速3000r／min，电机功率3000Kw，转子重3.8T，总长4m，待修部位尺寸фl60+0.02～+0.04，粗糙度l.6，运行时与轴瓦滑动配合。目前用于轴类零件磨损修复的手段主要有堆焊、电刷镀、车小轴径、热喷涂等修复工艺，从涂层可靠性而言，特别对一些高速、大型、重载零件，一般首选堆焊、电刷镀或车小轴颈进行修复。往往认为喷涂层的质量不稳定，涂层抗扭、抗剪能力差，担心运转过程中涂层脱落而弃之不用。
二、零件磨损常用修复工艺
1.堆焊。采用焊接的手段，选用特种焊条对磨损部位进行补焊，焊接完成后通过机械加工保证配合尺寸。堆焊涂层与轴径基体的结合为冶金结合，结合力很高。但堆焊的热影响区较大．对于ф160轴径及3．8T重的转子来说，一旦在施焊过程中产生轴颈弯曲变形，再进行事后调整是相当困难的，因此该轴径不宜采用堆焊手段。
2.电刷镀。电刷镀是运用电源设备、镀笔、镀液在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的一种技术．电刷镀涂层与基体的结合为金属离子的沉积结合，结合力较高．涂层无需再加工。但通过刷镀获得的最佳厚度一般较薄，仅为0.04～0.3mm。对于加工超差补救及磨损量较小的表面易采用电刷镀修复。由于该电机轴径磨损量局部已达2mm，而且表面烧伤严重，不易采用电刷镀修复。
3.车小轴颈。车小轴颈属于对磨损表面直接进行下切加工而达到公差尺寸的修复方案，由于磨损表面被车削，基本尺寸变小，对于该电机轴颈来说，滑动轴瓦需重新配制，新配制的轴瓦只能做特定轴瓦使用不可互换，而且轴颈下切量将达2mm以上，这样对电机的抗扭能力产生质疑．此方案最终未被采纳。
三、电弧喷涂修复技术
1.技术原理。利用具有平直特性的电弧喷涂设备，使两根金属合金丝材在极短时间内充分熔化、雾化、喷涂至粗化后的轴颈表面形成涂层。
2.涂层特点。（1）采用电弧喷涂可以获得多种材料的涂层，以满足不同工况零件的减摩、耐磨损要求。涂层硬度可达HRC35～45．涂层内部有大量微孔可起到存油减摩作用。（2）涂层厚度可达0.1～5mm，可以对任意磨损量的不同零件进行有效修复，克服了电刷镀仅能维修0.3mm以下磨损厚度的缺陷。（3）涂层形成过程中的热影响区较小，喷涂过程中可控制工件表面温度在100℃～200℃之间，使ф160的轴颈在施喷过程中不可能变形。（4）电弧喷涂层与各种钢质零件基体结合强度高。
四、电弧喷涂修复工艺
1.清洗、测量。用清洗剂及汽油彻底清洗喷涂修复表面及相关表面．不许有油污．然后测量磨损量。测量结果，待修电机轴颈表面固缺油表面烧伤，烧伤痕迹局部沟槽状，最深处达2mm。
2.粗化。（1）采用机械加工的方法进行粗化，并选用C650×6000车床车削。针对磨损量的大小对磨损轴颈进行下切，下切量最好把涂层控制在1～l.5mm。（2）车毛螺纹。装刀时低于中心线1～2mm，进刀时最好一次进刀到位，这样可以获得更加毛糙的螺纹表面。具体工艺参数见表l。
3.喷涂。（1）检查气源质量，应无水无油。（2）喷涂设备选用我公司自行研制生产的电孤喷涂设备DDP一Ⅲ型。（3）喷涂底层材料铝青铜。（4）喷涂工作层材料3Crl3，喷涂后轴颈基本尺寸ф163，具体工艺参数见表2。
4.车削加工
用C650-6000车床，选用YT726硬质合金刀具对涂层进行车削加工，分粗车、精车两道工序．粗车切削深度0.3mm以下，精车切削深度0.1mm以下，最后车削涂层至图纸尺寸。具体工艺参数见表3。
五、试验论证电弧喷涂层的性能
1.涂层硬度试验。硬度是决定轴颈耐磨性的重要指标，由于轴颈和轴瓦相互摩擦力直接作用于涂层表面，因此涂层硬度的大小直接影响轴颈和轴瓦相互配合的使用寿命．涂层硬度试验见表4，试验涂层厚度2～2.5mm。
由表4可以看出涂层有较高的硬度与基体材料相当，而且喷涂层是有空隙的涂层，质地类似于铸铁，在轴颈和轴瓦相对运动过程中涂层内部被油浸透，摩擦力减小可有效保护轴颈。
2.偏车试验。涂层在运动过程中主要承受扭矩作用，偏车试验可以定性检验涂层的抗扭结合力。试验方法：将喷涂完毕试件偏夹于车床上，偏心距1mm，按试件转速10m／min，走刀量0.lmm／r，逐级车削涂层至局部显露基材。试验过程参数见表5，试验结果见图1。
从试验结果来看．喷涂层和基材结合部、交接处结合牢固．无切削起皮现象，涂层结合质量好。
3.涂层剪切结合强度试验。由于轴颈和轴瓦相对运动过程中产生摩擦剪应力和传递扭矩时产生的剪应力共同作用于涂层．因此对涂层的抗剪能力要求较高。试验结果见表6，试验涂层厚度2～2.5mm。
从表6可以看出，经过车毛螺纹粗化后，涂层有相当高的抗剪强度。可以满足轴颈安全运行。
六、实践与结论
电弧喷涂技术在徐州发电厂7#机大修期间成功用于给水泵重载电机转子轴颈磨损修复。至今已运行多年，无任何质量问题。此后运用电弧喷涂修复技术又相继修复了该厂循环水泵轴、排粉机轴若干根，一直运行良好。
因此，采用电弧喷涂修复技术，修复重载电机转子及其它大型机械零件，经实践证明具有一定的可靠性。该种方法兼并了堆焊、电刷镀、车小轴颈等修复方法的优点，有弥补了它们的不足，值得推广应用。
（作者单位：成都理工大学应用核技术与自动化工程学院）