[发明专利]一种采用激光熔覆技术校轴的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种校轴的方法,特别是涉及一种采用激光熔覆技术校轴的工艺方法。

背景技术

轴类零件和轴系部件是机械装置中的重要组成部分，一般是作为传递力的构件，通常它承受弯曲载荷、扭转载荷或弯扭复合载荷。轴弯曲原因最主要是三种，一是长期使用累积弯曲，轴跳动值在0.03-0.05mm，二是在运行中，由于轴本身单侧摩擦过热引起的，金属过热部分受热膨胀，因受周围温度较低部分的限制而产生了压应力，如压应力大于该温度下的屈服极限时，则产生了永久变形，受热部分金属受压而缩短，当完全冷却时，轴就向相反方向弯曲变形，摩擦伤痕就处于轴的凹面侧，形成永久性的弯曲变形。除了由于热变形引起的永久变形外，对机械的使用不当，如维护不好、紧急停车等都有可能使轴发生永久弯曲。如果加工一根新轴，不仅成本高，而且工期长，会造成企业巨大经济损失。而通过校直工艺可以以较低的成本和较短的周期使轴重新达到使用标准，也可以为加工新轴争取到宝贵的时间。

常用的校轴方法有加热法、敲击法和压力校直法。采用加热法和敲击法校直过程中，校直过程很难控制，无法量化，校直工作很大程度上取决于工人的经验，同时火焰加热会使热影响区变大，影响零件的表层组织性能。采用压力校直弯曲需要人工检测，压弯量人工设定不够准确，效率低，校直精度全凭操作者经验来决定。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述问题，给出一种新型的校轴方法，即采用激光熔覆方法进行校轴的工艺方法。

激光熔覆校轴的基本原理是在轴高点处施加对称应力从而使轴校直。利用高能激光束熔覆轴类零件的特定位置，激光束的能量确保被熔覆表面达到的最高温度高于材料的熔点，同时在轴类零件内部产生非均匀的温度分布，由于激光熔覆使基材在高温下迅速熔化，而后又迅速冷却凝固，产生的温度梯度在板料内部形成了非均匀的热应力，最终轴类零件在内部热应力的作用下产生了弯曲变形。实质上是基于材料的热胀冷缩特性、以高能量激光为热源的一种热应力塑性成形方法。被熔覆的部位依次经历加热升温熔化和冷却降温凝固两个换热过程,在其内部产生相应的应力及变形，使轴类零件最终被校直。

本发明给出的技术方案是：这种采用激光熔覆技术进行校轴的工艺方法，其特征在于：包括有以下六道工序：1）检测；对轴类零件进行弯曲部位及弯曲方向检测，标记出轴上不同位置处的轴跳动值以及弯曲高点相位；2）机加工熔覆槽；在轴弯曲处高点位置，或者在轴允许机加工的位置高点处加工熔覆槽，槽的长度、宽度与深度根据弯曲程度的大小进行确定，但熔覆槽所对应的圆心角度不得超过90°；3）激光熔覆校直；熔覆槽的位置进行激光熔覆，激光熔覆过程要求连续不间断，考虑轴在激光熔覆以及冷却过程中变形不受限制，采用轴的装夹一端用四爪卡盘夹紧，另一端用两滚轮拖住的形式，具体操作过程中的参数为：激光器功率3000-5000W,激光扫描速度在7mm/s,熔池尺寸直径在3mm左右。熔覆粉末可以采用预置粉和同步送粉两种方式，根据具体实施情况确定。

4）去除残余应力；待轴类零件彻底冷却后对激光熔覆表面进行去除残余应力操作，采用手工敲击熔覆层方法，以防止轴在校后使用中残余应力释放导致变形。

5）再次检测；检测轴跳动值，对比原始数值掌握校轴的情况，决定是否需要再次激光熔覆校轴。

6）修形与抛光；对激光熔覆表面进行机加工，注意不要加工到基体，并对激光熔覆表面进行抛光，以保证修复后精度。

为更好的实现本发明的目的，在弯曲部位的高点处采用激光熔覆，熔覆槽所对应的圆心角度不得超过90°，圆心角度超过90°，对校轴的效果无明显改善。

为更好的实现本发明的目的，在熔覆过程中轴的固定方式不能限制轴的弯曲变形，通常采用将轴的一端夹紧，轴的另一端用两滚轮拖住的形式，确保轴在激光熔覆以及冷却过程中变形不受限制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：无接触加工，无工具磨损，激光束易于导向、聚焦，激光束能量密度高，加工速度快，热影响区小，后续加工量小并且极易与数控系统配合实现自动化；大型轴类零件的修复过程中，如果在施工现场环境需要维修，便携式激光设备可以进现场在线校轴，节省了运输以及拆装的工时，为企业减少损失；轴发生弯曲通常伴随磨损，采用激光熔覆方法既解决校直问题，又解决修复问题，提高效率；重要的是采用激光校轴可以通过改变工艺参数精确控制变形量，这是其他方法不能实现的。

附图说明

图1为轴在弯曲高点加工熔覆槽示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图中标记：1.熔覆区域,2.弯曲高点。

具体实施方式