產品知識

2022-04-20

激光熔覆在軸類零件中的應用

軸類零件在石礦、化工、冶金、電力、水泥等機械行業占據著非常重要的地位，承載著整個作業線傳動機構順利運行的重要使命，因此在連續化大生產模式下，須嚴格規范軸類零件的質量和性能，才能夠充分使用設備運行的安穩性、可靠性以及完好性。

例如在冶金行業，隨處可見的軋機設備中，離不開軋輥。軋輥作為生產鋼件的重要零件兼易損耗件，其性能的好壞直接決定著產品的質量和生產效率。其工作原理通常是通過一對或一組軋輥滾動時產生的壓力來碾壓鋼材，不斷的連續作業使軋輥長期處于因軋制負荷引起的接觸應力、殘余應力以及周期性熱應力的交互影響中，即使性能再優異的軋輥也會遭到破壞。而在生產中因生產工藝參數調試不當、連鑄坯質量缺陷、機械或電器故障引發的卡鋼、堆鋼等事故，會在軋輥局部集聚大量熱量難以釋放，終形成熱沖擊對軋輥造成破壞。除此之外，軋輥邊部壓靠、局部機械應力亦是造成軋輥失效的主要原因。

軋輥的主要失效方式有裂紋、局部剝落以及斷裂等。其中裂紋主要是發生在軋輥表層內；剝落一般是因裂紋發生擴展而引發，如圖1所示；斷裂則是因軋制事故發生后軋制載荷突然增大，同時誘發疲勞裂紋進一步擴展，終引發軋輥在輥頸處或輥頸與輥脖交界處發生斷裂。此外，服役期間發生的腐蝕和磨損也是加速軋輥失效的兩大主因。圖1 中產生的局部組織脫落，通過從激光頭一側吹送金屬粉末，由機械手負載頭按照預設軌跡逐道熔覆，直至填滿整個坑口。因該軸件表面是經過淬火處理的，因此在熔覆前需消除其淬火組織，同時考慮到軸件體積較大，冷卻速度較快，還需對其進行局部預熱，否則在熔覆過程中易產生裂紋，甚至擴大受損面積以及深度。