一種萬向聯(lián)軸器的萬向連桿斷裂修復方法技術

一種萬向聯(lián)軸器萬向連桿裂紋修復工藝，包括清潔探傷，一次退火，熔敷合金，二次退火，手工打磨，質量檢測，所述熔敷合金工序具體為按結合層、過渡層、工作層、加工層成梯度采用浸熔法配制合金；通過大功率焊機和專用焊絲依次逐層進行熔敷，使約占43wt％合金能綜合滲入到約占57wt％的基體金屬中,直到熔敷達到一定的余量，包括a、結合層：采用KM1#新材料稀釋熔敷區(qū)S、P，消除或減少S、P冷、熱裂紋的產生；b、過渡層：采用KM2#新材料提高沖擊韌性、疏散應力并適當增加硬度；c、工作層：采用KM3#新材料提高材質的耐熱、耐磨、耐載荷能力；d、加工層：采用KM4#新材料降低表面硬度，改善加工性能，本申請具有好的修復效果。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種萬向聯(lián)軸器的萬向連桿斷裂修復方法
本專利技術涉及萬向聯(lián)軸器領域，特別涉及到一種萬向聯(lián)軸器的萬向連桿斷裂修復方法。
技術介紹
目前，廣泛應用在熱連軋粗軋機、大型型鋼軋機、穿孔機、中寬厚板及爐卷軋機等重型機械的主傳動裝置上的重載及超重載一字軸式萬向聯(lián)軸器的萬向連桿極易損壞：一方面是由于用在上述大型設備中的重載及超重載萬向聯(lián)軸器的體積龐大，回轉直徑在φ650毫米(mm)至1300毫米(mm)之間不等，扭矩2300千牛·米至19405千牛·米，導致其在設備啟動、故障停機時瞬間受到巨大的沖擊載荷，即瞬間扭力矩很大的沖擊載荷作用；另一方面，在作業(yè)過程中還要受到頻率很高的交變沖擊載荷的作用力的影響。綜上所述，造成上述斷裂的機理是：萬向連桿的軸頸根部的疲勞斷裂是其主要的失效形式。要解決該部件的強度問題存在如下幾個技術難點：首先，受設備空間的制約，不能通過增加萬向連桿尺寸的方式來提高重載及超重載一字軸式萬向聯(lián)軸器整體的承載能力；其次，本裝置在運行中存在應力集中的問題，應力集中導致萬向連桿軸頸底部的疲勞斷裂；最后，現(xiàn)有技術中的萬向連桿主要采用鋼坯熱鍛成型，再以數(shù)控機床加工其軸頸，而萬向連桿的軸頸根部的過渡結構大多采用單圓弧面平滑過渡或者臺階型過渡。采用單圓弧面過渡的萬向連桿易因為過渡圓弧尺寸過大而受到一字軸結構尺寸的限制，無法克服應力集中的問題，采用這種過渡方式的萬向連桿依然在軸頸根部產生應力集中，在使用中仍舊容易發(fā)生斷裂，此外該結構的機械加工難度較大，工藝性欠佳，影響生產效率的提高；故大多采用臺階型過渡圓角的結構方式。萬向連桿存在截面形狀的突然變化，在這些形狀突變處存在較大的應力集中現(xiàn)象，即是在重載負荷作用下，扭力矩大于2800千牛·米時，極易造成斷裂，是當前無法有效解決易斷裂的難題。因此，重載及超重載萬向聯(lián)軸器的關鍵部件萬向連桿的軸端和軸身連接處極易發(fā)生斷裂而導致報廢。常規(guī)焊接修復裂紋的熔覆金屬材料、強度、溫度、技術、工藝、熱量變形難以控制，很容易造成焊縫的焊接溫度高，而引起的熱變形。加之因焊接施工工藝措施不當，焊接部分殘留的焊接應力過大、強度不均，而產生新的裂紋，加劇了熱應力擴散，不可避免得再次引起了新的變形，導致無法使用而直接影響了正常生產，是企業(yè)急需解決的一大難題。開發(fā)一種無熱應力變形的修復工藝，是萬向聯(lián)軸器易損件修復的課題。EP1930116A2公開了一種裂紋修復工藝，其是直接在裂紋內熔敷填充納米合金28，然后在納米合金28上熔敷填料合金30，上述合金優(yōu)選是用于汽輪機配件的鎳基或鈷基超合金。上述工藝不能修復潛在的裂紋。US2005015980A1公開了汽輪機零件的裂紋修復方法，在裂紋16處加工出修復槽18，該修復槽18的深度不能延伸到下面的空腔14中，該修復槽18的加工方法可以是手工磨削、機加工和電火花加工。在修復槽18中熔敷填充材料20,采用微等離子體焊接機熔敷。低安倍數(shù)的微等離子焊接工藝在修復槽18中輸入熱能，使得汽輪機零件的修復槽18表面有厚度較薄的熱影響層22。該影響層降低了修復后的汽輪機零件的強度。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種操作簡單、快速應急，修復質量高、無變形、成本低的萬向聯(lián)軸器軸位和軸身連接處斷裂的修復方法。本專利技術具有如下優(yōu)點：1、冶金結合力≥500N，與基體材質結合強度相一致，達到不變形、不切根、不剝落的技術要求，F(xiàn)GM-KM材料與基體結合自熔性好，流動性好。2、恢復厚度可達1—1000毫米(mm)以上。3、耐磨、耐沖擊、耐熱疲勞，抗摩擦、磨損、沖刷磨損、顆粒磨損其沖擊韌性均高于新件，使用壽命是新件的1—5倍，價格僅僅是新件5％--25％。4、制定彌散強化復合梯度功能材料(FGM--KM)，《快速修復》技術標準條例。詳見著作權號：2011-A-038708。本專利技術是這樣實現(xiàn)的，一種萬向聯(lián)軸器萬向連桿裂紋修復工藝，1)清潔探傷檢查并確認聯(lián)軸器萬向連桿整體各部位的損傷程度；a、表面清理油污、銹斑層、疲勞層及不規(guī)則裂紋，采用著色探傷和超聲波探傷相結合確保對基體裂紋進行全面檢測，得出準確無誤的診斷結果；不允許遺漏任何缺陷隱患。b、萬向連桿軸端與本體軸身連接處存在的裂紋，此處是剪切應力最集中地方，采取車削工藝去除，具體為：以裂紋為中心線，向兩側平分，用車刀車出單面呈U型坡口，兩面同時車削，則坡口上下呈型；在車削時加切削液冷卻，嚴格控制軸體溫度以不燙手為準，約40～50℃為適；c、采用著色探傷和超聲波探傷相結合進行檢測，確保基體缺陷清理徹底；d、粗化處理:清洗除去油污層，車削去除疲勞層5-10毫米，再進行超聲波探傷確認有無裂紋缺陷；e、凈化處理：用氧化鈉(NaOH),碳酸鈉(Na2CO3),硝酸鈉(NaNO3)消除待修工件金屬表面的碎屑及殘留物；2)一次退火：取樣檢測基體的化學元素成分，并確認各元素在基體中所占比例，計算出膨脹系數(shù)，按膨脹系數(shù)設計聯(lián)軸器萬向連桿的整體升溫及降溫的時間和速度，進入離子輻射爐，梯度升溫；3)按結合層、過渡層、工作層、加工層呈梯度采用浸熔法配制熔敷合金；通過大功率焊機和專用焊絲依次逐層進行熔敷，使約占43％合金能按熔敷層的需要分別滲入到約占57％的基體金屬中,直到熔敷達到一定的加工余量；4)二次退火：熔敷層達到一定加工余量后，再次進入離子輻射爐，按設計要求，全過程管控溫度通過保溫后再進行梯度降溫、消除焊接應力，避免基體整體溫度反差過大而形成新的應力集中點，從而帶來的新的斷裂隱患，達到設計溫度后出爐自然冷卻到室溫；5)先期采用手工打磨方法，磨掉熔敷層的致高點，然后對修復部位進行機械加工、機械磨削，確保修復表面達到圖紙的幾何尺寸和性能要求；6)質量管控通過外觀分析比較和尺寸檢測；修復前后硬度的對比；熔敷區(qū)化學元素與基體化學元素檢測；超聲波探傷及磁粉探傷檢測，以確保整體修復的質量。進一步地，一次退火的所述梯度升溫為由30℃-50℃-100℃-150℃-200℃-250℃-300℃-350℃-400℃-480℃，每一個溫度梯度時間為0.5-1.5H。進一步地，二次退火的梯度降溫為30℃-50℃-100℃-150℃-200℃-250℃-280℃,每一個溫度梯度時間為0.5-1.5H。進一步地，所述結合層采用FGM—KM1#材料稀釋熔敷區(qū)S、P，消除或減少S、P避免冷、熱裂紋的產生；所述FGM—KM1#材料包括Ni0.70—0.80％，C0.066—0.070％，Mn0.4-0.42％,WC0.14-0.16％,S0.010—0.22％。進一步地，，所述過渡層是依據(jù)工件斷裂處的深度需要采用梯度功能的涂層，可達1-1000毫米以上的熔敷深度，用以過渡逐步硬化，并恢復尺寸；過渡層采用FGM—KM2#材料提高沖擊韌性、疏散應力并適當增加硬度；所述FGM—KM2#材料包括C≤10％，Mn1.30-1.40％，Si≤0.48％，Mo0.28-0.40％，Ni1.50％，Cr≤0.60％，S≤0.020％，P≤0.018％。進一步地，所述工作層主要滿足熔敷層的硬度，主要依據(jù)工況條件、技術要求的需要，如耐磨、耐腐蝕、耐溫、耐沖擊韌性等工況條件的技術需求，配比的相應合金元素，可完全滿足洛氏硬度(HRC)30-38的需要；所述工作層采用FGM-KM3#材料提高材質的耐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種萬向聯(lián)軸器萬向連桿裂紋修復工藝，?其特征在于,1）清潔探傷檢查并確認聯(lián)軸器萬向連桿整體各部位的損傷程度；a、表面清理油污、銹斑層、疲勞層及不規(guī)則裂紋，采用著色探傷和超聲波探傷相結合確保對基體裂紋進行全面檢測，得出準確無誤的診斷結果；不允許遺漏任何缺陷隱患；b、萬向連桿軸端與本體軸身連接處存在的裂紋，此處是剪切應力最集中地方，采取車削工藝去除，具體為：以裂紋為中心線，向兩側平分，用車刀車出單面呈U型坡口，兩面同時車削，則坡口上下呈型；在車削時加切削液冷卻，嚴格控制軸體溫度為40～50℃；c、采用著色探傷和超聲波探傷相結合進行檢測，確保基體缺陷清理徹底；d、粗化處理:清洗除去油污層，車削去除疲勞層5?10毫米，再進行超聲波探傷確認有無裂紋缺陷；e、凈化處理：用氧化鈉（NaOH）,碳酸鈉（Na2CO3）,硝酸鈉（NaNO3）消除待修工件金屬表面的碎屑及殘留物；2）一次退火：取樣檢測基體的化學元素成分，并確認各元素在基體中所占比例，計算出膨脹系數(shù)，按膨脹系數(shù)設計聯(lián)軸器萬向連桿的整體升溫及降溫的時間和速度，進入離子輻射爐，梯度升溫；3）按結合層、過渡層、工作層、加工層呈梯度采用浸熔法配制熔敷合金；通過大功率焊機和專用焊絲依次逐層進行熔敷，使占43%合金能按熔敷層的需要分別滲入到占57%的基體金屬中,直到熔敷達到一定的加工余量；4）二次退火：熔敷層達到一定加工余量后，再次進入離子輻射爐，按設計要求，全過程管控溫度通過保溫后再進行梯度降溫、消除焊接應力，避免基體整體溫度反差過大而形成新的應力集中點，從而帶來的新的斷裂隱患，達到設計溫度后出爐自然冷卻到室溫；5）先期采用手工打磨方法，磨掉熔敷層的致高點，然后對修復部位進行機械加工、機械磨削，確保修復表面達到圖紙的幾何尺寸和性能要求；6）質量管控,通過外觀分析比較和尺寸檢測；修復前后硬度的對比；熔敷區(qū)化學元素與基體化學元素檢測；超聲波探傷及磁粉探傷檢測，以確保整體修復的質量。...

【技術特征摘要】
1.一種萬向聯(lián)軸器萬向連桿裂紋修復工藝，其特征在于,1)清潔探傷檢查并確認聯(lián)軸器萬向連桿整體各部位的損傷程度；a、表面清理油污、銹斑層、疲勞層及不規(guī)則裂紋，采用著色探傷和超聲波探傷相結合確保對基體裂紋進行全面檢測，得出準確無誤的診斷結果；不允許遺漏任何缺陷隱患；b、萬向連桿軸端與本體軸身連接處存在的裂紋，此處是剪切應力最集中地方，采取車削工藝去除，具體為：以裂紋為中心線，向兩側平分，用車刀車出單面呈U型坡口，兩面同時車削，則坡口上下呈型；在車削時加切削液冷卻，嚴格控制軸體溫度為40～50℃；c、采用著色探傷和超聲波探傷相結合進行檢測，確保基體缺陷清理徹底；d、粗化處理:清洗除去油污層，車削去除疲勞層5-10毫米，再進行超聲波探傷確認有無裂紋缺陷；e、凈化處理：用氫氧化鈉(NaOH),碳酸鈉(Na2CO3),硝酸鈉(NaNO3)消除待修工件金屬表面的碎屑及殘留物；2)一次退火：取樣檢測基體的化學元素成分，并確認各元素在基體中所占比例，計算出膨脹系數(shù)，按膨脹系數(shù)設計聯(lián)軸器萬向連桿的整體升溫及降溫的時間和速度，進入離子輻射爐，梯度升溫；3)按結合層、過渡層、工作層、加工層呈梯度采用浸熔法配制熔敷合金；通過大功率焊機和專用焊絲依次逐層進行熔敷，使占43％合金能按熔敷層的需要分別滲入到占57％的基體金屬中,直到熔敷達到一定的加工余量；4)二次退火：熔敷層達到一定加工余量后，再次進入離子輻射爐，按設計要求，全過程管控溫度通過保溫后再進行梯度降溫、消除焊接應力，避免基體整體溫度反差過大而形成新的應力集中點，從而帶來的新的斷裂隱患，達到設計溫度后出爐自然冷卻到室溫；5)先期采用手工打磨方法，磨掉熔敷層的致高點，然后對修復部位進行機械加工、機械磨削，確保修復表面達到圖紙的幾何尺寸和性能要求；6)質量管控,通過外觀分析比較和尺寸檢測；修復前后硬度的對比；熔敷區(qū)化學元素與基體化學元素檢測；超聲波探傷及磁粉探傷檢測，以確保整體修復的質量。2.如權利要求1所述萬向聯(lián)軸器萬向連桿裂紋修復工藝，其特征在于，一次退火的所述梯度升溫為30℃-5...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張開明，吳衛(wèi)國，樊建華，朱思谷，陳光磊，陳文和，林麗，肖延錫，李威，劉福全，李江，王飛，羅文斌，李小平，
申請(專利權)人：武漢開明高新科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42