專利名稱::一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明屬于一種齒輪的修復(fù)工藝,特別是涉及一種使修復(fù)后的主傳動(dòng)齒輪使用壽命和性能達(dá)到原設(shè)計(jì)技術(shù)要求,并提高了耐磨損、耐應(yīng)力腐蝕能力的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝。
背景技術(shù):
:目前,H型空氣壓縮機(jī)是空氣分離制造氧氣裝置中的主要設(shè)備。在其長(zhǎng)期運(yùn)行過程中,由于工況條件等原因,H型空氣壓縮機(jī)的主傳動(dòng)齒輪承受轉(zhuǎn)子每分鐘1萬多轉(zhuǎn)高旋轉(zhuǎn)負(fù)荷作用,產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕麻點(diǎn),甚至局部斷裂掉塊,進(jìn)而造成撞擊其它齒面,發(fā)生更多更大的斷齒或齒面壓潰損傷,造成機(jī)組停產(chǎn)。對(duì)于產(chǎn)生損傷的H型空氣壓縮機(jī)的主傳動(dòng)齒輪,傳統(tǒng)的維修方法是更換壓縮機(jī)的主傳動(dòng)齒輪,和更換壓縮機(jī)兩極轉(zhuǎn)子,維修時(shí)間長(zhǎng),費(fèi)用高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種將損傷的主傳動(dòng)齒輪完整修復(fù),使修復(fù)后的使用壽命和性能達(dá)到原設(shè)計(jì)技術(shù)要求,并提高了耐磨損、耐應(yīng)力腐蝕能力的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,包括有如下工藝步驟1)對(duì)需修復(fù)的受損主傳動(dòng)齒輪的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估;2)在已經(jīng)發(fā)生局部斷齒的部位預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓;3)采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài);4)采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,達(dá)到齒面原設(shè)計(jì)尺寸公差及形位公差的技術(shù)要求。第1步所述的剩余壽命的評(píng)估,首先是確定其使用材料,然后,建立彈性有限元計(jì)算模型及損傷后主傳動(dòng)齒輪的邊界條件,模型為三維立體齒輪模型,模擬齒輪整體損傷力學(xué)過程,確定如經(jīng)過不再帶來材料其他損傷的修復(fù)或再制造,主傳動(dòng)齒輪是否可以繼續(xù)使用。第2步所述的預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓,是使用①8—①16的螺栓,預(yù)埋距離間隔為25—30mm。第3步所述的采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài),其具體工藝參數(shù)為采用6000WCo2激光智能數(shù)控加工系統(tǒng),使用連續(xù)高功率定向光源,掃描速度8—10mm/s,06聚焦光源,按齒形模擬原形進(jìn)行再制造,稀釋率為10%,恢復(fù)損傷齒面原有機(jī)械尺寸,沿齒形表面l一2mm留有機(jī)械復(fù)形加工金屬材料余量。所述的按齒形模擬原形進(jìn)行再制造的金屬材料分齒內(nèi)外使用的雙重合金材料,齒內(nèi)部材料選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Ni元素含量的合金材料,定向制造后齒內(nèi)部為強(qiáng)韌化性能,齒形表面層在2—3mm內(nèi)選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Cr、Nb等金屬元素含量的合金材料。第4步所述的采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,是在五座標(biāo)數(shù)控加工機(jī)床上按齒輪原設(shè)計(jì)參數(shù)制作一件齒形標(biāo)準(zhǔn)模塊和一件齒形標(biāo)準(zhǔn)樣板,由人工操作,對(duì)激光再制造的齒輪按標(biāo)準(zhǔn)樣板和模塊進(jìn)行研修齒面齒形,并使用紅丹進(jìn)行研磨和拋光處理。本發(fā)明的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是經(jīng)過本發(fā)明的工藝方法再加工制造的制氧空氣壓縮機(jī)齒輪,將損傷的主傳動(dòng)齒輪完整修復(fù),并能使修復(fù)后的主傳動(dòng)齒輪的性能達(dá)到原設(shè)計(jì)技術(shù)要求,并提高了耐磨損、耐應(yīng)力腐蝕能力,保證在使用運(yùn)行中轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)可靠,同時(shí)也使修復(fù)后的主傳動(dòng)齒輪的用壽命指標(biāo)滿足或超過了原設(shè)計(jì)要求。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,詳細(xì)說明本發(fā)明的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝如下本發(fā)明的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是包括有如下工藝步驟1)對(duì)需修復(fù)的受損主傳動(dòng)齒輪的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估;首先是確定其使用材料,然后,建立彈性有限元計(jì)算模型及損傷后主傳動(dòng)齒輪的邊界條件,模型為三維立體齒輪模型,模擬齒輪整體損傷力學(xué)過程,確定如經(jīng)過不再帶來材料其他損傷的修復(fù)或再制造,主傳動(dòng)齒輪是否可以繼續(xù)使用。本發(fā)明實(shí)施例的主傳動(dòng)齒輪使用材料為40CrNiMoA鋼,是高強(qiáng)度、高韌性合金鋼。其性能數(shù)據(jù)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>從計(jì)算剩余強(qiáng)度結(jié)果看出,是齒輪齒面麻點(diǎn)剝落和壓潰損傷,甚至局部斷齒損傷不超過原齒長(zhǎng)度的二分之一,可以滿足主傳動(dòng)齒輪對(duì)材料強(qiáng)度指標(biāo)的要求。2)為了進(jìn)一步提高主傳動(dòng)齒輪使用可靠性、安全性,修復(fù)再制造時(shí),在己經(jīng)發(fā)生局部斷齒的部位預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓;所述的預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓,螺栓具體數(shù)量和尺寸及預(yù)埋距離以齒面高度,斷齒長(zhǎng)度為依據(jù),一般使用08—(M6螺栓,預(yù)埋距離間隔25—30mm。這樣,斷齒部位修復(fù)就增加了其強(qiáng)度指標(biāo)。3)采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài);所述的采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài),其具體工藝參數(shù)為采用6000WCO2激光智能數(shù)控加工系統(tǒng),使用連續(xù)高功率定向光源,掃描速度8_10mm/s,06聚焦光源,按齒形模擬原形進(jìn)行再制造,稀釋率為10%,恢復(fù)損傷齒面原有機(jī)械尺寸,沿齒形表面l一2mm留有機(jī)械復(fù)形加工金屬材料余量。所述的按齒形模擬原形進(jìn)行再制造的金屬材料分齒內(nèi)、齒外使用的雙重合金材料,齒內(nèi)部(心部)材料選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Ni元素含量的合金材料,定向制造后齒內(nèi)部為強(qiáng)韌化性能,齒形表面層在2—3mm內(nèi)選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Cr、Nb等金屬元素含量的合金材料。使成型的齒面有高于原40CrNiMoA鋼的高耐磨性,抗應(yīng)力腐蝕的能力,提高齒面的使用壽命。4)由于齒面是局部損傷,不能采用銑床、插床等機(jī)械加工方法。因?yàn)榻?jīng)過使用的齒輪,再進(jìn)行機(jī)械加工,由于加工基礎(chǔ)的改變會(huì)將齒輪的齒形和齒根全部破壞。所以采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,達(dá)到齒面原設(shè)計(jì)尺寸公差及形位公差的技術(shù)要求;所述的采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,是在五座標(biāo)數(shù)控加工機(jī)床上按齒輪原設(shè)計(jì)參數(shù)制作一件齒形標(biāo)準(zhǔn)模塊和一件齒形標(biāo)準(zhǔn)樣板,由人工操作,對(duì)激光再制造的齒輪按標(biāo)準(zhǔn)樣板和模塊進(jìn)行研修齒面齒形,并使用紅丹進(jìn)行研磨和拋光處理。這種方法恢復(fù)后的齒輪齒面精度可以達(dá)到0.02—0.03mm,完全滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)參數(shù)要求。實(shí)例1:某鋼鐵企業(yè)制氧分廠的DHF45~4型空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪,因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用發(fā)生應(yīng)力腐蝕,齒面一側(cè)中間部位產(chǎn)生麻點(diǎn)剝落,并有5處不同側(cè)齒面斷齒掉塊,最大斷齒長(zhǎng)約65mm,小則也有長(zhǎng)約38mm。采用本發(fā)明的工藝方法進(jìn)行修復(fù)再加工制造。即1)對(duì)需修復(fù)的受損主傳動(dòng)齒輪的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估,確定主傳動(dòng)齒輪經(jīng)修復(fù)可以繼續(xù)使用;2)在已經(jīng)發(fā)生局部斷齒的部位預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓;3)采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài);4)采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,達(dá)到齒面原設(shè)計(jì)尺寸公差及形位公差的技術(shù)要求。只在短短3天就完成了修復(fù)工作。加工完好齒輪一次投入生產(chǎn)成功,嚙合傳動(dòng)平穩(wěn),無噪聲,運(yùn)行良好。到現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行近兩年時(shí)間,經(jīng)檢查沒有發(fā)現(xiàn)齒輪有任何質(zhì)量和表面變化。權(quán)利要求1.一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是包括有如下工藝步驟1)對(duì)需修復(fù)的受損主傳動(dòng)齒輪的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估;2)在已經(jīng)發(fā)生局部斷齒的部位預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓;3)采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài);4)采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,達(dá)到齒面原設(shè)計(jì)尺寸公差及形位公差的技術(shù)要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是第1步所述的剩余壽命的評(píng)估,首先是確定其使用材料,然后,建立彈性有限元計(jì)算模型及損傷后主傳動(dòng)齒輪的邊界條件,模型為三維立體齒輪模型,模擬齒輪整體損傷力學(xué)過程,確定如經(jīng)過不再帶來材料其他損傷的修復(fù)或再制造,主傳動(dòng)齒輪是否可以繼續(xù)使用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是-.第2步所述的預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓,是使用08—016的螺栓,預(yù)埋距離間隔為25—30mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是第3步所述的采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài),其具體工藝參數(shù)為采用6000WCO2激光智能數(shù)控加工系統(tǒng),使用連續(xù)高功率定向光源,掃描速度8—10mm/s,06聚焦光源,按齒形模擬原形進(jìn)行再制造,稀釋率為10%,恢復(fù)損傷齒面原有機(jī)械尺寸,沿齒形表面1—2mm留有機(jī)械復(fù)形加工金屬材料余量。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是所述的按齒形模擬原形進(jìn)行再制造的金屬材料分齒內(nèi)外使用的雙重合金材料,齒內(nèi)部材料選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Ni元素含量的合金材料,定向制造后齒內(nèi)部為強(qiáng)韌化性能,齒形表面層在2—3mm內(nèi)選用40CrNiMoA為基礎(chǔ),增加Cr、Nb等金屬元素含量的合金材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,其特征是-第4步所述的釆用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,是在五座標(biāo)數(shù)控加工機(jī)床上按齒輪原設(shè)計(jì)參數(shù)制作一件齒形標(biāo)準(zhǔn)模塊和一件齒形標(biāo)準(zhǔn)樣板,由人工操作,對(duì)激光再制造的齒輪按標(biāo)準(zhǔn)樣板和模塊進(jìn)行研修齒面齒形,并使用紅丹進(jìn)行研磨和拋光處理。全文摘要本發(fā)明公開一種制氧空氣壓縮機(jī)主傳動(dòng)齒輪的修復(fù)工藝,包括有如下工藝步驟1)對(duì)需修復(fù)的受損主傳動(dòng)齒輪的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估;2)在已經(jīng)發(fā)生局部斷齒的部位預(yù)埋高強(qiáng)度40CrMo系列鋼制螺栓;3)采用激光定向光原型制造恢復(fù)主傳動(dòng)齒輪的原設(shè)計(jì)尺寸和形態(tài);4)采用仿形加工恢復(fù)齒面齒形,達(dá)到齒面原設(shè)計(jì)尺寸公差及形位公差的技術(shù)要求。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是經(jīng)過本發(fā)明的工藝方法再加工制造的制氧空氣壓縮機(jī)齒輪,將損傷的主傳動(dòng)齒輪完整修復(fù),并能使修復(fù)后的主傳動(dòng)齒輪的性能達(dá)到原設(shè)計(jì)技術(shù)要求,并提高了耐磨損、耐應(yīng)力腐蝕能力,保證在使用運(yùn)行中轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)可靠,同時(shí)也使修復(fù)后的主傳動(dòng)齒輪的用壽命指標(biāo)滿足或超過了原設(shè)計(jì)要求。文檔編號(hào)B23P6/00GK101224531SQ20081005221公開日2008年7月23日申請(qǐng)日期2008年1月30日優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日發(fā)明者田師梅,魏振華申請(qǐng)人:天津燁嶠激光技術(shù)有限公司