軸瓦激光重熔裝置制造方法
【專利摘要】一種軸瓦激光重熔裝置，包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上設(shè)有卡盤，卡盤上安裝有套筒，套筒內(nèi)設(shè)有安裝軸瓦的內(nèi)腔，內(nèi)腔上設(shè)有定位鋼圈，套筒一端封閉并卡接在卡盤上，套筒另一端設(shè)有密封端蓋，密封端蓋的中心孔設(shè)有可內(nèi)外伸縮及旋轉(zhuǎn)的橡膠褶皺套。軸瓦離心澆鑄巴氏合金后，采用激光重熔工藝，以改善離心澆鑄巴氏合金的組織和性能。采用高能激光束在離心澆鑄巴氏合金表面做快速掃描，被輻照到的巴氏合金表層吸收激光的能量，迅速熔化形成液態(tài)熔池。當(dāng)激光束移開后，熱量通過基體的傳導(dǎo)迅速散失掉，液態(tài)熔池迅速凝固。激光重熔消除了離心澆鑄巴氏合金的粗大化合物，消除氣孔，使巴氏合金更致密，同時(shí)由于迅速冷卻而使晶粒得到細(xì)化。
【專利說明】軸瓦激光重熔裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軸承【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于對(duì)開式徑向滑動(dòng)軸承軸瓦的激光
重熔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，滑動(dòng)軸承因其結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強(qiáng)、抗震性好、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、工作平穩(wěn)、噪聲小、使用壽命長等特性，廣泛應(yīng)用于高速、重載、高精度、大功率的裝備中，是汽輪機(jī)、水輪機(jī)、核電機(jī)組、發(fā)電機(jī)、大中型電動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、核潛艇、軍艦、大型輪船、工業(yè)泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)、齒輪箱、磨煤機(jī)等裝備的關(guān)鍵部件，對(duì)保證大型設(shè)備的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。以對(duì)開式徑向滑動(dòng)軸承為例，其結(jié)構(gòu)主要有軸承蓋、軸瓦、軸承底座等。其中軸瓦直接與軸接觸，工作時(shí)承受較大的擠壓與摩擦，常出現(xiàn)磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落和腐蝕磨損等損傷。軸瓦的損傷會(huì)影響滑動(dòng)軸承的運(yùn)行，造成額外的成本支出及維護(hù)工作的增加，延長非正常的停機(jī)時(shí)間。為保障滑動(dòng)軸承運(yùn)行的穩(wěn)定、安全，要求軸瓦的摩擦系數(shù)和磨損量要小。軸瓦材料通常采用巴氏合金、銅合金、灰口鑄鐵和非金屬材料等，其中尤以巴氏合金材料的應(yīng)用最廣。特別是對(duì)于那些批量小、尺寸大的軸瓦，通常采用離心澆鑄工藝，將巴氏合金燒鑄在軸瓦鋼背的內(nèi)表面，形成巴氏合金層，制成雙金屬軸瓦。
[0003]軸瓦能否長期正常地工作，與巴氏合金的澆鑄質(zhì)量密切相關(guān)。在離心澆鑄過程中，巴氏合金中的元素會(huì)隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而產(chǎn)生偏析，銅元素會(huì)向鋼背方向聚集，銻元素會(huì)在遠(yuǎn)離鋼背的一面占有較多的成份，最大的偏析可以達(dá)到50%以上，使得巴氏合金本身的元素分布發(fā)生了根本性的變化，由此造成滑動(dòng)軸承的使用性能的下降。此外，如果巴氏合金在離心澆鑄時(shí)溫度過高，合金中有雜質(zhì)，瓦胎清洗不干凈，澆鑄后冷卻速度控制不好等，將會(huì)造成巴氏合金化合物粗大、夾渣、氣孔、裂紋、脫胎等缺陷，影響滑動(dòng)軸承的耐疲勞、耐腐蝕和耐磨損等性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種軸瓦激光重熔裝置，可以改善離心澆鑄巴氏合金的組織和性能。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種軸瓦激光重熔裝置，包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上設(shè)有卡盤，卡盤上安裝有套筒，套筒內(nèi)設(shè)有安裝軸瓦的內(nèi)腔，內(nèi)腔上設(shè)有定位鋼圈，套筒一端封閉并卡接在卡盤上，套筒另一端設(shè)有密封端蓋，密封端蓋的中心孔設(shè)有可內(nèi)外伸縮及旋轉(zhuǎn)的橡膠褶皺套。軸瓦離心澆鑄巴氏合金后，采用激光重熔工藝，以改善離心澆鑄巴氏合金的組織和性能。采用高能激光束在離心澆鑄巴氏合金表面做快速掃描，被輻照到的巴氏合金表層吸收激光的能量，迅速熔化形成液態(tài)熔池。當(dāng)激光束移開后，熱量通過基體的傳導(dǎo)迅速散失掉，液態(tài)熔池迅速凝固。激光重熔消除了離心澆鑄巴氏合金的粗大化合物，消除氣孔，使巴氏合金更致密，同時(shí)由于迅速冷卻而使晶粒得到細(xì)化。由于冷卻時(shí)間極短，元素來不及偏析，元素分布非常均勻，消除了偏析，可大大提高巴氏合金的性能。
[0006]為了進(jìn)一步完善，橡膠褶皺套中穿入激光傳輸裝置，橡膠褶皺套的內(nèi)端密封連接在密封端蓋的中心孔上，橡膠褶皺套的外端設(shè)有套在激光傳輸裝置外表面上的壓圈。這樣使橡膠褶皺套與激光傳輸裝置配合更加緊密，密封性更好。
[0007]激光傳輸裝置包括激光聚焦鏡頭和噴嘴，激光聚焦鏡頭連接有與其同軸的水平調(diào)節(jié)套管，水平調(diào)節(jié)套管右端設(shè)有激光反射鏡頭和與其呈垂直的豎直調(diào)節(jié)套管，壓圈套在水平調(diào)節(jié)套管外表面上；激光聚焦鏡頭和激光反射鏡頭均設(shè)有進(jìn)水口和出水口。激光傳輸裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可內(nèi)外伸縮和高度調(diào)節(jié)。
[0008]密封端蓋上設(shè)有進(jìn)水接口和出水接口，進(jìn)水接口、出水接口分別通過導(dǎo)管連接激光聚焦鏡頭的進(jìn)水口和出水口。這樣對(duì)激光聚焦鏡頭冷卻降溫。
[0009]套筒上設(shè)有進(jìn)氣接口和氣壓計(jì)。這樣可充入保護(hù)氣體，防止在激光重熔時(shí)氧化。
[0010]內(nèi)腔的內(nèi)壁上開有通氣槽，通氣槽一端連接著進(jìn)氣接口，另一端連接密封端蓋。這樣通氣槽引導(dǎo)進(jìn)氣接口進(jìn)入的保護(hù)氣體，使保護(hù)氣體充滿整個(gè)內(nèi)腔。
[0011]本實(shí)用新型有益的效果是:本實(shí)用新型提供的激光重熔裝置解決了巴氏合金氧化和過熱的關(guān)鍵問題，使其激光重熔成為可能。巴氏合金熔點(diǎn)低，與氧接觸極易發(fā)生氧化、燃燒。本實(shí)用新型的激光重熔裝置在套筒中構(gòu)建了一個(gè)惰性氣體環(huán)境，惰性氣體從套筒進(jìn)氣接口進(jìn)入套筒，沿著通氣槽充滿整個(gè)套筒，而后從噴嘴流入激光傳輸裝置，從激光傳輸裝置上部流出。本實(shí)用新型的激光重熔裝置在構(gòu)建惰性氣體環(huán)境，防止巴氏合金氧化、燒損的同時(shí)不影響激光傳輸裝置的運(yùn)動(dòng)。激光重熔過程中，激光束的熱量被巴氏合金吸收，巴氏合金凝固后釋放出的熱量一部分通過惰性氣體的對(duì)流換熱，被惰性氣體吸收，通過惰性氣體的流動(dòng)帶出套筒及激光傳輸裝置；另一部分熱量通過傳導(dǎo)被鋼背吸收，并通過鋼背傳導(dǎo)給套筒散失掉，從而避免了因熱量累積而使巴氏合金重熔時(shí)過熱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型中激光重熔裝置的主視圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型中激光重熔裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為圖2中A部分的放大示意圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型中套筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型中激光裝置的內(nèi)部剖視圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:導(dǎo)管1，進(jìn)氣接口 2，氣壓計(jì)3，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)4，卡盤5，套筒6，內(nèi)腔
6-1，通氣槽6-2，定位鋼圈7，密封端蓋8，進(jìn)水口 8-1，出水口 8_2，橡膠褶皺套9，激光裝置10，激光聚焦鏡頭10-1，噴嘴10-2，水平調(diào)節(jié)套管10-3，激光反射鏡頭10-4，豎直調(diào)節(jié)套管10-5，進(jìn)水口 10-6，出水口 10-7，壓圈 11。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0019]參照附圖:這種軸瓦激光重熔裝置，包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)4，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)4上設(shè)有卡盤5，卡盤5上安裝有套筒6，套筒6內(nèi)設(shè)有安裝軸瓦的內(nèi)腔6-1，內(nèi)腔6-1上設(shè)有定位鋼圈7，套筒6 —端封閉并卡接在卡盤5上，套筒6另一端設(shè)有密封端蓋8，密封端蓋8的中心孔設(shè)有可內(nèi)外伸縮及旋轉(zhuǎn)的橡膠褶皺套9，橡膠褶皺套9中穿入激光傳輸裝置10，橡膠褶皺套9的內(nèi)端密封連接在密封端蓋8的中心孔上，橡膠褶皺套9的外端設(shè)有套在激光傳輸裝置10外表面上的壓圈11 ;套筒6上設(shè)有進(jìn)氣接口 2和氣壓計(jì)3 ;激光傳輸裝置10包括激光聚焦鏡頭10-1和噴嘴10-2，激光聚焦鏡頭10-1連接有與其同軸的水平調(diào)節(jié)套管10-3，水平調(diào)節(jié)套管10-3右端設(shè)有激光反射鏡頭10-4和與其呈垂直的豎直調(diào)節(jié)套管10-5，壓圈11套在水平調(diào)節(jié)套管10-3外表面上；激光聚焦鏡頭10-1和激光反射鏡頭10-4均設(shè)有進(jìn)水口 10-6和出水口 10-7，密封端蓋8上設(shè)有進(jìn)水接口 8-1和出水接口 8-2，進(jìn)水接口 8-1、出水接口8-2的內(nèi)端分別通過導(dǎo)管I連接激光聚焦鏡頭10-1的進(jìn)水口 10-6和出水口 10-7，進(jìn)水接口 8-1和出水接口 8-2外端連接有冷水機(jī)。內(nèi)腔6-1的內(nèi)壁上開有通氣槽6-2，通氣槽6-2一端連接著進(jìn)氣接口 2，另一端連接密封端蓋8。
[0020]當(dāng)進(jìn)行激光重熔時(shí)，激光束平行穿過豎直調(diào)節(jié)套管10-5后輻照在激光反射鏡10-4上，被反射鏡反射，傳輸方向發(fā)生90度改變。隨后，激光束平行穿過水平調(diào)節(jié)套筒10-3，輻照到激光聚焦鏡頭10-1上，經(jīng)再次反射、聚焦后，輻照在軸瓦巴氏合金的內(nèi)壁上，形成熔池，當(dāng)激光束移開后，熱量通過軸瓦基體迅速散失，熔化的巴氏合金迅速凝固。
[0021]軸瓦固定在軸瓦套筒6中，與軸瓦套筒6—同運(yùn)動(dòng)。套筒6通過卡盤5固定在立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)4的卡盤5上，隨卡盤5 —起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行激光重熔時(shí)，激光光閘開啟的瞬間，軸瓦I隨軸瓦套筒6在卡盤5的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，在軸瓦及套筒的旋轉(zhuǎn)過程中，激光光閘始終開啟，激光重熔開始時(shí)，隨著重熔的進(jìn)行，激光功率逐漸減小，防止過熱。激光束聚焦為矩形光斑輻照在巴氏合金表面上，當(dāng)轉(zhuǎn)過一周后，激光光閘瞬間關(guān)閉，卡盤5往相反轉(zhuǎn)回一周，激光頭在數(shù)控機(jī)床的帶動(dòng)下水平向右運(yùn)動(dòng)一個(gè)光束寬度，隨后卡盤再次開始轉(zhuǎn)動(dòng)，激光光閘瞬間開啟，進(jìn)行激光重熔，重復(fù)上述過程，最終實(shí)現(xiàn)多個(gè)滑動(dòng)軸承軸瓦的表面激光重熔。
[0022]本實(shí)用新型激光重熔的加熱和冷卻速度極快，軸瓦碳化物及晶粒大大細(xì)化，不存在組織偏析，消除氣孔等缺陷，具有較高的強(qiáng)度、硬度、抗疲勞性和耐磨性，有利于提高軸瓦的使用壽命。
[0023]用定位鋼圈7通過鎖緊螺絲將軸瓦I固定，將軸瓦套筒6通過卡盤5固定在立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)4上。將激光裝置10穿入橡膠褶皺套9，通過壓圈11固定并密封安裝激光傳輸裝置10，激光傳輸裝置10伸入軸瓦套筒6的底部。激光傳輸裝置10上部通過激光頭上部套筒螺紋與數(shù)控機(jī)床相連接。密封端蓋8與橡膠褶皺套9通過壓圈11和螺絲連接為防止漏氣，可涂膠。橡膠褶皺套9通過壓圈11和螺絲與激光傳輸裝置10連接為防止漏氣，可涂膠。橡膠褶皺套9可隨激光頭整體做水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以沿順時(shí)針及逆時(shí)針方向扭轉(zhuǎn)一周。密封端蓋8上設(shè)有進(jìn)水接口 8-1和出水接口 8-2，進(jìn)水接口 8-1、出水接口 8-2的內(nèi)端分別通過導(dǎo)管連接激光聚焦鏡頭10-1的進(jìn)水口 10-6和出水口 10-7，外端通過導(dǎo)管連接冷水機(jī)。隨后，將密封端蓋8用螺栓與軸瓦套筒6壁鎖牢，密封端蓋8與軸瓦套筒6之間通過密封圈密封，這樣增強(qiáng)密封性。在軸承套筒6上部裝上氣壓計(jì)3，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軸瓦套筒中的氣壓。
[0024]激光重熔前，用塑料導(dǎo)管將裝有惰性氣體氦氣、氬氣的高壓氣瓶的出氣閥門與軸瓦套筒6下部開設(shè)的進(jìn)氣接口 2相連。激光重熔時(shí)，將高壓氣瓶的出氣閥門打開，高壓氣體通過塑料導(dǎo)管從進(jìn)氣接口 2進(jìn)入套筒6，在套筒6下部還開有通氣槽6-2，確保氣體在整個(gè)軸承套筒中均勻分布。觀察氣壓計(jì)3的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣壓，當(dāng)氣壓過大時(shí)，減小高壓氣瓶出氣口氣流速率或關(guān)閉氣流。反之，當(dāng)氣壓過小時(shí)，增大氣流速率。惰性氣體從套筒進(jìn)氣接口 2進(jìn)入套筒，沿著通氣槽6-2充滿整個(gè)套筒，而后從噴嘴10-2流入激光傳輸裝置10，從激光傳輸裝置上部流出，從而形成一惰性氣體環(huán)境，防止巴氏合金在激光重熔時(shí)發(fā)生氧化和燒損。
[0025]激光重熔前，首先編制好數(shù)控程序。通過激光裝置10輻照在軸瓦巴氏合金離心澆鑄內(nèi)表面。在激光光閘開啟的瞬間，軸瓦I隨軸瓦套筒6在卡盤5的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)過一周后，激光光閘瞬間關(guān)閉，卡盤5往相反轉(zhuǎn)回一周，激光頭在數(shù)控機(jī)床的帶動(dòng)下水平向右運(yùn)動(dòng)一個(gè)光束寬度，隨后卡盤再次開始轉(zhuǎn)動(dòng)，激光光閘瞬間開啟，進(jìn)行激光重熔，重復(fù)上述過程，最終實(shí)現(xiàn)多個(gè)滑動(dòng)軸承軸瓦的表面激光重熔。軸瓦激光重熔完后，關(guān)閉激光光閘，關(guān)閉高壓氣瓶出氣閥門，關(guān)閉冷水機(jī)入水口閥門和出水口閥門。將密封端蓋8固定螺絲擰出，激光裝置10在數(shù)控機(jī)床的帶動(dòng)下移出軸瓦套筒6，松開定位鋼圈7上的鎖緊螺絲，將軸瓦I從軸瓦套筒6中取出，再裝入新的離心澆鑄軸瓦，繼續(xù)進(jìn)行激光重熔。取下的激光重熔后的軸瓦進(jìn)行表面少許后續(xù)車、銑等精加工，達(dá)到尺寸要求。
[0026]雖然本實(shí)用新型已通過參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化。
【權(quán)利要求】
1.一種軸瓦激光重熔裝置，包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（4)，其特征是：所述旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（4)上設(shè)有卡盤（5)，卡盤（5)上安裝有套筒（6)，套筒（6)內(nèi)設(shè)有安裝軸瓦的內(nèi)腔（6-1)，內(nèi)腔（6-1)上設(shè)有定位鋼圈（7)，套筒（6)—端封閉并卡接在卡盤（5)上，套筒（6)另一端設(shè)有密封端蓋(8),密封端蓋（8)的中心孔設(shè)有可內(nèi)外伸縮及旋轉(zhuǎn)的橡膠褶皺套（9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸瓦激光重熔裝置，其特征是：所述橡膠褶皺套（9)中穿入激光傳輸裝置（10 )，橡膠褶皺套（9 )的內(nèi)端密封連接在密封端蓋（8 )的中心孔上，橡膠褶皺套(9 )的外端設(shè)有套在激光傳輸裝置（10 )外表面上的壓圈（11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸瓦激光重熔裝置，其特征是：所述激光傳輸裝置（10)包括激光聚焦鏡頭（10-1)和噴嘴（10-2)，激光聚焦鏡頭（10-1)連接有與其同軸的水平調(diào)節(jié)套管（10-3)，水平調(diào)節(jié)套管（10-3)右端設(shè)有激光反射鏡頭（10-4)和與其呈垂直的豎直調(diào)節(jié)套管（10-5 )，所述壓圈（11)套在水平調(diào)節(jié)套管（10-3 )外表面上；所述激光聚焦鏡頭（10-1)和激光反射鏡頭（10-4)均設(shè)有進(jìn)水口（10-6)和出水口（10-7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸瓦激光重熔裝置，其特征是：所述密封端蓋（8)上設(shè)有進(jìn)水接口（ 8-1)和出水接口（ 8-2 )，進(jìn)水接口（ 8-1)、出水接口（ 8-2 )分別通過導(dǎo)管（I)連接激光聚焦鏡頭（10-1)的進(jìn)水口（10-6)和出水口（10-7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸瓦激光重熔裝置，其特征是：所述套筒（6)上設(shè)有進(jìn)氣接口(2)和氣壓計(jì)（3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸瓦激光重熔裝置，其特征是：所述內(nèi)腔（6-1)的內(nèi)壁上開有通氣槽（6-2 )，通氣槽（6-2 ) 一端連接著進(jìn)氣接口（ 2 )，另一端連接密封端蓋（8 )。
【文檔編號(hào)】C22F3/00GK203820878SQ201420227723
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】張偉, 趙光良 申請(qǐng)人:浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院