CN104786003B - 机体主轴承孔的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承孔维修技术领域,尤其是一种机体主轴承孔的修复方法。主轴承孔是机体的设计、组装和加工基准,其中心位置不允许偏移,孔径不允许扩大,电刷镀修复工艺由于镀层较小、容易剥落和不能机加工等原因无法使用;而普通的堆焊方法会增加焊接部位的热变形,产生焊接应力无法有效消除;同时产生裂纹影响较大,且焊修周期长,焊修成功率低。针对存在问题,采用主轴承孔激光熔覆堆焊并通过机加工恢复图纸原有精度的修复方法,该机体主轴承孔的修复流程为熔覆堆焊、堆焊部位换盖及机加工、修复机体的检测、机体清理除锈四部分组成,其中激光熔覆堆焊是整个修复过程的关键,视缺陷大小及严重程度,可采用孔径的全部堆焊和局部堆焊。改进后的机体主轴承孔的修复方法。
Description
技术领域
本发明涉及轴承孔维修技术领域,尤其是一种机体主轴承孔的修复方法。
背景技术
机体是柴油机的重大关键基础件,毛坯材料为整铸球墨铸铁,精度要求高。以GEVO16柴油机机体为例:主轴承孔孔径¢265(+0.032/0)mm;圆柱度0.025mm;各孔相邻直线度0.03mm;全长直线度0.10mm。在柴油机运用过程中由于碾瓦产生的主轴承座严重拉伤、碰伤、机加工过程中由于埂刀等原因,机体主轴承座孔严重受损或变形,导致机体主轴承孔孔径、圆柱度与各孔同轴度超差而无法使用。主轴承孔是机体的设计、组装和加工基准,其中心位置不允许偏移,孔径不允许扩大,电刷镀修复工艺由于镀层较小、容易剥落和不能机加工等原因无法使用;而普通的堆焊方法会增加焊接部位的热变形,产生焊接应力无法有效消除;同时产生裂纹影响较大,且焊修周期长,焊修成功率低。
发明内容
为了克服现有的上述的不足,本发明提供了一种机体主轴承孔的修复方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种机体主轴承孔的修复方法,包括以下流程:
第一步:熔覆堆焊;
第二步:堆焊部位换盖及机加工;
第三步:修复机体的检测;
第四步:机体清理除锈;
第五步:完工检验。
根据本发明的另一个实施例,进一步包括熔覆堆焊步骤为:
步骤一,去污涂油除锈处理:在缺陷修补之前,对有油污及锈迹的机体整体去除工件表面油污和氧化物,并进行涂油除锈处理;
步骤二,修复前检查:进行修复前原始数据检测和原始状态的检查,记录测量数据,确定最终制造加工方案,检测主要内容如下:a.表面缺陷检查并进行量化描述;b.待修复部位几何尺寸检测;c.修复部位基材硬度检测;
步骤三,去除表面失效疲劳层处理及防护:a.用手持打磨机打磨已标注的损伤处,去除损伤处周边疲劳层;b.丙酮清洗干净待修复损伤处,丙酮自然挥发,表面干燥;c.非焊区通过在坡口两侧、定位销、咬口面、螺栓孔及油道等部位覆盖石棉布或涂上飞溅剂等以防止焊接飞溅物的粘附;
步骤四,激光熔覆前检验:a.表面着色渗透探伤,不允许存在裂纹;b.待修复部位几何尺寸检测;c.修复部位基材硬度检测;
步骤五,八轴联动机械手仿形编程:依据实物,对八轴联动机械手进行严格的表面轮廓激光熔覆仿形编程,同时进行实物自动操作的验证和完善,提高精度。
步骤六,激光熔覆:a.每熔覆一层,清除氧化皮,并细心检查是否有熔覆缺陷;b.激光熔覆层厚度即留单边1.0~2.0mm机加工余量;c.使用手持式打磨机、手持式电磨头、金刚石修磨刀、纤维油石,打磨、抛光焊修部位;
步骤七,完工检验:a.检查确保留有0.8~1.5mm的机加工余量;b.用渗透探伤法检查熔覆修复部位无裂纹和未熔合缺陷;c.用硬度计检测焊后表面硬度,要求≤250HBW。
根据本发明的另一个实施例,进一步包括堆焊部位换盖及机加工步骤为:
步骤一,预加工:五面体加工中心对堆焊部位进行粗加工,加工前对机体进行校正,选用合适刀具对堆焊部位镗铣预加工,单边预留0.3~0.5mm精加工余量;
步骤二,探伤检查:对粗加工表面进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合缺陷;
步骤三,装盖:对加工部位咬口面、主轴孔半圆孔两端、油槽进行钳工修整,去毛刺飞边和焊痕;装配半成品主轴承盖;
步骤四,精加工:五面体加工中心对机体进行精加工,加工前对机体原孔系基准进行精确校正,选用合适刀具对主轴承孔、油槽或端面原图纸要求精加工。
根据本发明的另一个实施例,进一步包括修复机体的检测步骤为:
步骤一,三坐标检测:对精加工后的机体进行三坐标检测,测量内容包括机体主轴承孔孔径、圆柱度、机体各孔相邻及全长直线度精度;
步骤二,探伤检查:对焊修档再次进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合现象;
步骤三,压瓦检查:拆除主轴承盖,利用主轴瓦通过装盖拉伸进行瓦背接触面检查,接触面≥80%。
根据本发明的另一个实施例,进一步包括机体清理除锈是对检测合格机体,吊至机体专用翻转工装,对机体油道及内外表面清理和打磨抛光除锈,完成后交付柴油机清洗组装。
根据本发明的另一个实施例,进一步包括完工检验是对修复机体孔径进行尺寸复测,表面粗糙度及修复状态进行检查、确认三坐标报告、探伤记录、压瓦情况确认,机体表面清洁度检查。
本发明的有益效果是,激光熔覆利用激光束聚焦能量极高的特点,瞬间将金属粉末熔化同时使基体表面微熔,能根据缺陷大小及严重程度,采用孔径的全部堆焊和局部堆焊,焊接成功率高,结合强度好,适用于不同零部件的修复,有效提高焊修效率。
具体实施方式
该方法针对机体主轴承孔存在的缺陷,采用了对主轴承座孔堆焊、更换半成品盖与机械加工修复方法恢复主轴承孔尺寸及形状精度和机体各孔系的位置精度,达到成功修复机体的目的,主要修复工艺流程分为:熔覆堆焊→堆焊部位换盖及机加工→修复机体的检测→机体清理除锈四部分组成,其中堆焊是整个修复的关键,视缺陷大小及严重程度,可采用孔径的全部堆焊和局部堆焊。
激光熔覆流程为:去污涂油除锈处理→修复前检查→去除表面失效疲劳层处理及防护→激光熔覆前检验→八轴联动机械手仿形编程→激光熔覆→完工检验。(1)去污涂油除锈处理:在缺陷修补之前,(机体如有油污及锈迹)对机体整体去除工件表面油污和氧化物,并进行涂油除锈处理;(2)修复前检查:进行修复前原始数据检测和原始状态的检查,检测主要内容如下:a.表面缺陷检查并进行量化描述;渗透探伤检查,标记各部位裂纹等缺陷,并详细记录;b.待修复部位几何尺寸检测(制作主轴承座孔检测样板,检测样板小于理论标准尺寸单边1mm);c.修复部位基材硬度检测,记录测量数据,确定最终制造加工方案;(3)去除表面失效疲劳层处理及防护:用手持打磨机打磨已标注的损伤处,去除损伤处周边疲劳层;用丙酮清洗干净待修复损伤处,丙酮自然挥发,表面干燥;非焊区防护在坡口两侧,定位销、咬口面、螺栓孔及油道等部位应覆盖石棉布或涂上飞溅剂等,以防止焊接飞溅物的粘附;(4)激光熔覆前检验:激光熔覆前检验主要内容如下:a.表面着色渗透探伤(PT),不允许存在裂纹;b.待修复部位几何尺寸检测(主轴承座孔检测样板);c.修复部位基材硬度检测,记录测量数据,复核最终制造加工方案。如有缺陷进行打磨,缺陷沟槽底部应平滑,呈圆弧过渡,打磨后再次渗透探伤检查,确认缺陷已完全消除。(5)八轴联动机械手仿形编程,依据实物,对八轴联动机械手进行严格的表面轮廓激光熔覆仿形编程;同时进行实物自动操作的验证和完善,提高精度。(6)激光熔覆:a.激光熔覆主要控制内容:根据基材材质及要求配置优化的粉末;合理的激光熔覆工艺参数;激光熔覆层硬度控制硬度:200~250HBW;b.激光熔覆过程控制:层间品质监测与控制:每熔覆一层,清除氧化皮并细心检查是否有熔覆缺陷(裂纹、未熔合、气孔、夹渣等);激光熔覆厚度,激光熔覆层厚度即留单边:0.8~1.5mm机加工余量。c.激光熔覆焊修主要技术参数:
1 | 激光器功率(KW) | 2.0(KW) |
2 | 送粉压力与流量(单位) | 0.5MPA |
3 | 机械手焊接速度 | 0.006(机器人内部参数) |
4 | 激光熔覆材料 | 镍基合金粉末 |
5 | 熔覆层数及材料号 | 3层(底层J002号 ,2、3层J062号) |
d.激光熔覆焊修后工作:激光熔覆结束后,清理熔覆部位;使用手持式打磨机、手持式电磨头、金刚石修磨刀、纤维油石,打磨、抛光焊修部位;打磨抛光后的部位表面应均匀并露出金属光泽,焊修边界过渡平滑;熔覆表面平整,无气孔、夹渣、咬边、未焊满等缺陷。(7)完工检验:a.检查确保留有0.5-1.0mm的机加工余量;b.用渗透探伤法检查熔覆修复部位无裂纹和未熔合缺陷;c.用硬度计检测焊后表面硬度,要求≤250HBW。
机体经堆焊后必须通过机加工来恢复原有的精度要求,机体机加工工艺流程如下:预加工→探伤检查→装盖→精加工→检测→清理除锈→完工检验。(1)预加工:五面体加工中心对堆焊部位进行粗加工,加工前对机体进行校正,选用合适刀具对堆焊部位镗铣预加工,单边预留0.3~0.5mm精加工余量;(2)探伤检查:对粗加工表面进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合缺陷;(3)装盖:对加工部位咬口面、主轴孔半圆孔两端、油槽进行钳工修整,去毛刺飞边和焊痕;装配半成品主轴承盖;(4)精加工:五面体加工中心对机体进行精加工,加工前对机体原孔系基准进行精确校正,选用合适刀具对主轴承孔、油槽或端面原图纸要求精加工。
检测方式分为三种: (1)三坐标检测:对精加工后的机体进行三坐标检测,测量内容包括机体主轴承孔孔径、圆柱度、机体各孔相邻及全长直线度精度;(2)探伤检查:对焊修档再次进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合现象;(3) 压瓦检查:拆除主轴承盖,利用主轴瓦通过装盖拉伸进行瓦背接触面检查,接触面≥80%。
检测完毕后对设备进行清理除锈,对检测合格机体,吊至机体专用翻转工装,对机体油道及内外表面清理和打磨抛光除锈,完成后交付柴油机清洗组装。除锈完成后进行完工检验对修复机体孔径进行尺寸复测,表面粗糙度及修复状态进行检查、确认三坐标报告、探伤记录、压瓦情况确认,机体表面清洁度检查。
激光熔覆的原理是利用激光束聚焦能量极高的特点,瞬间将金属粉末熔化同时使基体表面微熔,激光离去后熔化的基体及金属粉末快速凝固,机体缺陷部位获得与基体为冶金结合的金属熔覆层,通过机加工恢复零件表面几何尺寸和形状。激光熔覆的特点是:(1)熔覆层与基体为冶金结合,结合强度很好;(2)热影响区小,一般为0.3㎜左右;(3)激光熔覆过程中基体温升不超过50℃,热变形很小,一般为0.001-0.05㎜。对基体变形基本不会产生影响;(4)激光熔覆可控性好,能实现自动化控制;(5)金属粉末选择范围宽,根据零件材料及工况,可选择不同的金属粉末。
本修复方法可同时运用于机体凸轮孔气缸孔的修复及其它缺陷零件的修复,如曲轴、车轴、电机轴、抱轴箱等产品的焊接修复,焊接成功率高,结合强度好,适用于不同零部件的修复,有效提高焊修效率。
Claims (3)
1.一种机体主轴承孔的修复方法,其特征在于,包括以下流程:
第一步:熔覆堆焊;
第二步:堆焊部位换盖及机加工;
第三步:修复机体的检测;
第四步:机体清理除锈;
第五步:完工检验;
所述熔覆堆焊步骤为:
步骤一,去污涂油除锈处理:在缺陷修补之前,对有油污及锈迹的机体整体去除工件表面油污和氧化物,并进行涂油除锈处理;
步骤二,修复前检查:进行修复前原始数据检测和原始状态的检查,记录测量数据,确定最终制造加工方案,检测主要内容如下:a.表面缺陷检查并进行量化描述;b.待修复部位几何尺寸检测;c.修复部位基材硬度检测;
步骤三,去除表面失效疲劳层处理及防护:a.用手持打磨机打磨已标注的损伤处,去除损伤处周边疲劳层;b.丙酮清洗干净待修复损伤处,丙酮自然挥发,表面干燥;c.非焊区通过在坡口两侧、定位销、咬口面、螺栓孔及油道的部位覆盖石棉布或涂上飞溅剂以防止焊接飞溅物的粘附;
步骤四,激光熔覆前检验:a.表面着色渗透探伤,不允许存在裂纹;b.待修复部位几何尺寸检测;c.修复部位基材硬度检测;
步骤五,八轴联动机械手仿形编程:依据实物,对八轴联动机械手进行严格的表面轮廓激光熔覆仿形编程,同时进行实物自动操作的验证和完善,提高精度;
步骤六,激光熔覆:a.每熔覆一层,清除氧化皮,并细心检查是否有熔覆缺陷;b.激光熔覆层厚度即留单边1.0~2.0mm机加工余量;c.使用手持式打磨机、手持式电磨头、金刚石修磨刀、纤维油石,打磨、抛光焊修部位;
步骤七,完工检验:a.检查确保留有0.8~1.5mm的机加工余量;b.用渗透探伤法检查熔覆修复部位无裂纹和未熔合缺陷;c.用硬度计检测焊后表面硬度,要求≤250HBW;
所述堆焊部位换盖及机加工步骤为:
步骤一,预加工:五面体加工中心对堆焊部位进行粗加工,加工前对机体进行校正,选用合适刀具对堆焊部位镗铣预加工,单边预留0.3~0.5mm精加工余量;
步骤二,探伤检查:对粗加工表面进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合缺陷;
步骤三,装盖:对加工部位咬口面、主轴孔半圆孔两端、油槽进行钳工修整,去毛刺飞边和焊痕;装配半成品主轴承盖;
步骤四,精加工:五面体加工中心对机体进行精加工,加工前对机体原孔系基准进行精确校正,选用合适刀具对主轴承孔、油槽或端面按图纸要求精加工;
所述修复机体的检测步骤为:
步骤一,三坐标检测:对精加工后的机体进行三坐标检测,测量内容包括机体主轴承孔孔径、圆柱度、机体各孔相邻及全长直线度精度;
步骤二,探伤检查:对焊修档再次进行渗透探伤检查,是否有裂纹和未熔合现象;
步骤三,压瓦检查:拆除主轴承盖,利用主轴瓦通过装盖拉伸进行瓦背接触面检查,接触面≥80%。
2.根据权利要求1所述的机体主轴承孔的修复方法,其特征是,所述机体清理除锈是对检测合格机体,吊至机体专用翻转工装,对机体油道及内外表面清理和打磨抛光除锈,完成后交付柴油机清洗组装。
3.根据权利要求1所述的机体主轴承孔的修复方法,其特征是,所述完工检验是对修复机体主轴孔孔径进行尺寸复测,表面粗糙度及修复状态进行检查、确认三坐标报告、探伤记录、压瓦情况确认,机体表面清洁度检查。
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PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |