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推力瓦激光修复

推力瓦激光修复

推力瓦激光修复先将原推力瓦表面巴氏合金浇铸层去除,再采用激光熔覆技术在钢坯表面重新熔覆一层无缺陷、结合强度高的巴氏合金层。修复后的零件表面成型良好、晶粒组织致密、晶粒细小,在性能上已经超过原新品性能,能满足使用要求。

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推力瓦激光修复先将原推力瓦表面巴氏合金浇铸层去除,再采用激光熔覆技术在钢坯表面重新熔覆一层无缺陷、结合强度高的巴氏合金层。修复后的零件表面成型良好、晶粒组织致密、晶粒细小,在性能上已经超过原新品性能,能满足使用要求。

推力瓦介绍 

    推力瓦是立式水轮发电机组安全运行的关键设备,其健康状况直接影响着推力轴承的滑动特性。镜板与推力瓦配合构成动压油膜润滑、承受轴向荷载的结构部件,起到承受整台机组转动部份的重量和水推力的作用。推力瓦巴氏合金涂层采用浇铸方式,容易出现气孔、未熔合、脱壳等缺陷。辉锐发明了采用激光熔覆技术在钢坯表面重新熔覆一层无缺陷、结合强度高的巴氏合金层工艺方法。激光修复后的推力瓦零件表面成型良好、晶粒组织致密、晶粒细小,在性能上已经超过原新品性能,可大大延长推力瓦的使用寿命。

巴氏合金介绍

  巴氏合金由美国人巴比特发明,又称白合金。巴氏合金的主要成分为:锡、铅、锑、铜,锑、铜用以提高合金的强度和硬度。因其有良好的耐磨性、导热性以及特殊的组织结构有利于减少摩擦,从而广泛用于大型机械的主轴轴瓦、轴套。巴氏合金是最广为人知的轴承材料,其应用可以追溯到工业革命时代。

  辉锐自主研发制造的激光熔覆设备,以及配套开发的工艺技术,可以有效制备巴氏合金,且性能均优于浇铸、焊接等传统工艺方法,达到近乎理想的工艺状态,为巴氏合金轴衬直接成型、局部修复提供新的完美解决方案。


巴氏合金的组织特点:

1)软相基体上均匀分布着硬相质点;

2)软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性;

3)在磨合后,软相基体内凹,硬质点外凸,使滑动面之间形成微小间隙,成为存油空间和润滑油通道,利于减摩,上凸的硬质点起支撑作用,有利于承载;


巴氏合金常用加工方式的不足:

巴氏合金主要分为:锡基巴氏合金和铅基巴氏合金两类。

锡基巴氏合金以锡-锑-铜-三元系合金应用最广泛,其代表性的合金牌号有ZSnSb4Cu4、ZSnSb8Cu4、和ZSnSb11Cu6。

铅基巴氏合金的强度和硬度比锡基巴氏合金低,耐蚀性也较差,但其经济性比锡基巴氏合金更好。其常用的牌号有ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb16Sn1As1、ZPbSb10Sn6等。


浇铸巴氏合金


浇铸是巴氏合金常用的加工方式,通过底板清理,挂锡打底,巴氏合金熔炼,浇铸,冷却,可在底板上得到具有轴承衬的轴瓦。浇铸工艺经过多年发展,已经非常成熟,但由于工艺原理本身的特性,依然存在以下问题:

(1)成型过程繁杂,不易控制,质量不稳定;

(2)结合力差,易出现脱壳缺陷;

(3)组织粗大,容易出现缩松缩孔、砂眼等缺陷;

(4)成分偏析,性能均匀性不好;

(5)生产过程对人的依赖性高,劳动环境差。‍


浇铸巴氏合金层从钢坯脱落 暴露缩孔缺陷


激光巴氏合金的技术优势

激光熔覆原理图


激光熔覆技术(Laser Cladding)是以激光为热源,在激光束照射下,将熔覆粉末(金属、陶瓷粉末等)与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自冷却的一种增材制造方法。与传统的增材技术相比,激光熔覆技术具有以下特点:

1)适用材料体系广泛,可以对各种金属和陶瓷材料等进行激光熔覆;

2)可依据使用性能要求,进行涂层材料成分选择和设计;

3)涂层稀释率低,能保持原始材料的优异性能;

4)涂层组织细小致密,与基材冶金结合;

5)涂层厚度可调范围大,易于控制,且工艺灵活,易于实现自动化;

6)可进行选区局部加工处理;


利用激光熔覆技术对巴氏合金进行加工成型,能彻底解决巴氏合金脱壳的问题,巴氏合金组织细小,性能优异。通过系统研究,辉锐已掌握激光熔覆巴氏合金的关键技术,一次成型合格率100%,并成功工业应用,使用性能稳定可靠。


巴氏合金的实际案例

(1) 锡基巴氏合金应用案例1

  下图瓦类零件为发电设备安全运行的关键设备,由于工件面积大,浇铸过程中极易出现缩松缩孔缺陷情况,经长时间使用磨损,减薄,缩松缩孔缺陷易暴露于工件表面,造成摩擦力增大,严重会引起烧瓦停机。为排除以上隐患,避免重大经济损失,提高其使用稳定性和质量,延长使用寿命,我司对其瓦进行激光熔覆再制造,重新在钢坯表面制备了合金层。

  修复后经相关技术手段检测,巴氏合金组织致密,性能优异稳定,与钢坯100%结合,且呈冶金结合,成功恢复并提高了工件的使用性能。


激光熔覆

图1工件磨损后的巴氏合金层


图2浇铸巴氏合金层机加去除


图3激光熔覆制备巴氏合金层


图4钢坯表面激光熔覆再制造巴氏合金层


图5机加恢复尺寸


图6激光熔覆技术再制造瓦类零件巴氏合金批量修复


图7激光熔覆锡基巴氏合金金相图

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