螺杆转子轴用钢激光熔覆再制造合金层的组织与性能分析
发布时间：2021-11-24 00:05
双螺杆压缩机因其具备构造简单、节能高效、运行平稳等一系列优点,被广泛应用于工业制冷、食品冷藏、空气压缩等领域。作为压缩机核心部件的螺杆转子,由于长时间工作在高速、高温、高压环境下,其轴面易出现损伤失效。双螺杆压缩机在我国拥有巨大的保有量,据统计,每年因压缩机转子报废造成的停机损失达数十亿美元,亟需即时有效的修复方法和防护措施。本研究在国家自然科学基金项目“增材再制造机械零件服役寿命预测方法及实验研究（51505268）”的资助下,以螺杆转子轴损伤修复与强化为背景,运用激光熔覆技术在螺杆转子材料40Cr基体上制备Ni60合金涂层,为螺杆转子再制造工艺优化、合金层组织演变规律、服役性能评价提供相应的理论方法及实验数据。首先,对螺杆转子轴用钢激光熔覆工艺进行了优化。以单道激光熔覆实验为切入点,采用单因素实验法和正交实验法相结合的方式,系统研究了激光功率、扫描速度、送粉量、离焦量等因素分别对熔覆层质量的影响规律,找出影响熔覆层高度、宽度及稀释率的因素主次顺序及优水平组合。并在此基础上,研究搭接率对多道熔覆层表面粗糙度的影响,从而确定出螺杆转子材料激光熔覆最优工艺参数组合。然后,针对螺杆转子轴用...
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆系统及熔覆过程示意图
陕西理工大学硕士学位论文-12-1.3螺杆转子轴激光熔覆再制造1.3.1失效状态分析双螺杆压缩机因其具备构造简单、高效节能、工作可靠、运行平稳等一系列优点，被广泛应用于工业制冷、食品冷藏、空气动力及各种空气压缩领域中。螺杆压缩机的核心部件是由一对平行、互相啮合的阴阳螺杆转子构成，如图1-2所示。图1-2螺杆压缩机结构示意图Fig.1-2Schematicdiagramofscrewcompressor压缩机转子长期工作在高温、高压、高速环境下，还要承受离心力、弯矩和扭矩等综合应力作用，其轴面易出现损伤失效[71]。其损伤失效的主要原因有：①在螺杆转子加工过程中通常会采用磨削加工，磨削过程中会伴有大量的切削液和铁屑，这些铁屑如果清理不干净就会残留在转子上，在转子组装运行后就会进入到润滑油系统里，进而造成转子轴颈出现刮伤和磨粒磨损；②在气温较低的环境下，压缩机组刚启动时，由于润滑油温或油压过低而导致润滑油膜尚未完全形成，此时转子轴颈和轴瓦之间处于干摩擦状态，最终导致轴颈磨损；③如果润滑油长期未更换发生变质，变质的润滑油就会与金属发生化学反应，使转子发生锈蚀；④由于压缩机安装不稳定或电力系统不稳定而造成转子在工作中出现振动导致轴颈损伤；⑤由于加工超差，或加工过程的失误造成刀具或夹具划伤转子表面导致其损伤失效；⑥在交变应力和高温、高压环境下，轴颈表面易出现疲劳点蚀。图1-3螺杆转子轴颈损伤表面形貌Fig.1-3Damagesurfacemorphologyofscrewrotorjournal
陕西理工大学硕士学位论文-12-1.3螺杆转子轴激光熔覆再制造1.3.1失效状态分析双螺杆压缩机因其具备构造简单、高效节能、工作可靠、运行平稳等一系列优点，被广泛应用于工业制冷、食品冷藏、空气动力及各种空气压缩领域中。螺杆压缩机的核心部件是由一对平行、互相啮合的阴阳螺杆转子构成，如图1-2所示。图1-2螺杆压缩机结构示意图Fig.1-2Schematicdiagramofscrewcompressor压缩机转子长期工作在高温、高压、高速环境下，还要承受离心力、弯矩和扭矩等综合应力作用，其轴面易出现损伤失效[71]。其损伤失效的主要原因有：①在螺杆转子加工过程中通常会采用磨削加工，磨削过程中会伴有大量的切削液和铁屑，这些铁屑如果清理不干净就会残留在转子上，在转子组装运行后就会进入到润滑油系统里，进而造成转子轴颈出现刮伤和磨粒磨损；②在气温较低的环境下，压缩机组刚启动时，由于润滑油温或油压过低而导致润滑油膜尚未完全形成，此时转子轴颈和轴瓦之间处于干摩擦状态，最终导致轴颈磨损；③如果润滑油长期未更换发生变质，变质的润滑油就会与金属发生化学反应，使转子发生锈蚀；④由于压缩机安装不稳定或电力系统不稳定而造成转子在工作中出现振动导致轴颈损伤；⑤由于加工超差，或加工过程的失误造成刀具或夹具划伤转子表面导致其损伤失效；⑥在交变应力和高温、高压环境下，轴颈表面易出现疲劳点蚀。图1-3螺杆转子轴颈损伤表面形貌Fig.1-3Damagesurfacemorphologyofscrewrotorjournal
【参考文献】：
期刊论文
[1]绿色制造研究现状及未来发展策略[J]. 曹华军,李洪丞,曾丹,葛威威. 中国机械工程. 2020(02)
[2]基于线性回归和神经网络的金属陶瓷激光熔覆层形貌预测[J]. 范鹏飞,张冠. 表面技术. 2019(12)
[3]基于主成分分析法与逼近理想解法的38MnVS6激光熔覆工艺研究[J]. 赵尧,虞钢,何秀丽,李海明,李少霞. 兵工学报. 2019(12)
[4]激光熔覆层冲刷腐蚀研究现状[J]. 裴芮,王勤英,唐淼,蒋毓曼,西宇辰. 表面技术. 2019(11)
[5]钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展[J]. 路世盛,周健松,王凌倩,梁军,曹四龙,李珂尧. 表面技术. 2019(11)
[6]基于神经网络和遗传算法的激光熔覆工艺参数多目标优化[J]. 温海骏,孟小玲,许向川,曾艾婧. 应用激光. 2019(05)
[7]农业拖拉机主轴激光熔覆再制造修复研究[J]. 王家胜,舒林森. 激光与光电子学进展. 2020(07)
[8]激光熔覆成型的各向异性表征方法研究现状[J]. 刘颖,董丽虹,王海斗. 材料导报. 2019(21)
[9]薄板金相试样端面手工磨抛夹具的设计及有限元分析[J]. 王家胜,舒林森. 机床与液压. 2019(14)
[10]熔覆材料对高速钢刀具激光熔覆断屑台裂纹及硬度的影响[J]. 吴毛朝,于爱兵,魏金龙,陈秋洁,孙磊,袁建东. 中国机械工程. 2019(13)
博士论文
[1]激光熔覆镍基复合涂层工艺和性能的试验研究[D]. 雍耀维.上海交通大学 2018
[2]内压缩干式螺杆真空泵关键技术研究[D]. 巫修海.浙江理工大学 2016
[3]半导体激光熔覆再制造汽轮机转子的关键技术研究[D]. 郭士锐.浙江工业大学 2014
[4]离心压缩机再制造叶轮服役寿命预测模型及数值仿真研究[D]. 舒林森.重庆大学 2013
[5]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]304不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层的熔敷工艺及改性研究[D]. 冯嘉宁.兰州理工大学 2019
[2]316L不锈钢激光熔覆实体成形控形工艺研究[D]. 徐海岩.大连理工大学 2018
[3]1.5MW风力发电机转子轴颈激光熔覆修复工艺研究[D]. 刘宝銮.湖南大学 2012
本文编号：3514888
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆系统及熔覆过程示意图
陕西理工大学硕士学位论文-12-1.3螺杆转子轴激光熔覆再制造1.3.1失效状态分析双螺杆压缩机因其具备构造简单、高效节能、工作可靠、运行平稳等一系列优点，被广泛应用于工业制冷、食品冷藏、空气动力及各种空气压缩领域中。螺杆压缩机的核心部件是由一对平行、互相啮合的阴阳螺杆转子构成，如图1-2所示。图1-2螺杆压缩机结构示意图Fig.1-2Schematicdiagramofscrewcompressor压缩机转子长期工作在高温、高压、高速环境下，还要承受离心力、弯矩和扭矩等综合应力作用，其轴面易出现损伤失效[71]。其损伤失效的主要原因有：①在螺杆转子加工过程中通常会采用磨削加工，磨削过程中会伴有大量的切削液和铁屑，这些铁屑如果清理不干净就会残留在转子上，在转子组装运行后就会进入到润滑油系统里，进而造成转子轴颈出现刮伤和磨粒磨损；②在气温较低的环境下，压缩机组刚启动时，由于润滑油温或油压过低而导致润滑油膜尚未完全形成，此时转子轴颈和轴瓦之间处于干摩擦状态，最终导致轴颈磨损；③如果润滑油长期未更换发生变质，变质的润滑油就会与金属发生化学反应，使转子发生锈蚀；④由于压缩机安装不稳定或电力系统不稳定而造成转子在工作中出现振动导致轴颈损伤；⑤由于加工超差，或加工过程的失误造成刀具或夹具划伤转子表面导致其损伤失效；⑥在交变应力和高温、高压环境下，轴颈表面易出现疲劳点蚀。图1-3螺杆转子轴颈损伤表面形貌Fig.1-3Damagesurfacemorphologyofscrewrotorjournal
陕西理工大学硕士学位论文-12-1.3螺杆转子轴激光熔覆再制造1.3.1失效状态分析双螺杆压缩机因其具备构造简单、高效节能、工作可靠、运行平稳等一系列优点，被广泛应用于工业制冷、食品冷藏、空气动力及各种空气压缩领域中。螺杆压缩机的核心部件是由一对平行、互相啮合的阴阳螺杆转子构成，如图1-2所示。图1-2螺杆压缩机结构示意图Fig.1-2Schematicdiagramofscrewcompressor压缩机转子长期工作在高温、高压、高速环境下，还要承受离心力、弯矩和扭矩等综合应力作用，其轴面易出现损伤失效[71]。其损伤失效的主要原因有：①在螺杆转子加工过程中通常会采用磨削加工，磨削过程中会伴有大量的切削液和铁屑，这些铁屑如果清理不干净就会残留在转子上，在转子组装运行后就会进入到润滑油系统里，进而造成转子轴颈出现刮伤和磨粒磨损；②在气温较低的环境下，压缩机组刚启动时，由于润滑油温或油压过低而导致润滑油膜尚未完全形成，此时转子轴颈和轴瓦之间处于干摩擦状态，最终导致轴颈磨损；③如果润滑油长期未更换发生变质，变质的润滑油就会与金属发生化学反应，使转子发生锈蚀；④由于压缩机安装不稳定或电力系统不稳定而造成转子在工作中出现振动导致轴颈损伤；⑤由于加工超差，或加工过程的失误造成刀具或夹具划伤转子表面导致其损伤失效；⑥在交变应力和高温、高压环境下，轴颈表面易出现疲劳点蚀。图1-3螺杆转子轴颈损伤表面形貌Fig.1-3Damagesurfacemorphologyofscrewrotorjournal
【参考文献】：
期刊论文
[1]绿色制造研究现状及未来发展策略[J]. 曹华军,李洪丞,曾丹,葛威威. 中国机械工程. 2020(02)
[2]基于线性回归和神经网络的金属陶瓷激光熔覆层形貌预测[J]. 范鹏飞,张冠. 表面技术. 2019(12)
[3]基于主成分分析法与逼近理想解法的38MnVS6激光熔覆工艺研究[J]. 赵尧,虞钢,何秀丽,李海明,李少霞. 兵工学报. 2019(12)
[4]激光熔覆层冲刷腐蚀研究现状[J]. 裴芮,王勤英,唐淼,蒋毓曼,西宇辰. 表面技术. 2019(11)
[5]钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展[J]. 路世盛,周健松,王凌倩,梁军,曹四龙,李珂尧. 表面技术. 2019(11)
[6]基于神经网络和遗传算法的激光熔覆工艺参数多目标优化[J]. 温海骏,孟小玲,许向川,曾艾婧. 应用激光. 2019(05)
[7]农业拖拉机主轴激光熔覆再制造修复研究[J]. 王家胜,舒林森. 激光与光电子学进展. 2020(07)
[8]激光熔覆成型的各向异性表征方法研究现状[J]. 刘颖,董丽虹,王海斗. 材料导报. 2019(21)
[9]薄板金相试样端面手工磨抛夹具的设计及有限元分析[J]. 王家胜,舒林森. 机床与液压. 2019(14)
[10]熔覆材料对高速钢刀具激光熔覆断屑台裂纹及硬度的影响[J]. 吴毛朝,于爱兵,魏金龙,陈秋洁,孙磊,袁建东. 中国机械工程. 2019(13)
博士论文
[1]激光熔覆镍基复合涂层工艺和性能的试验研究[D]. 雍耀维.上海交通大学 2018
[2]内压缩干式螺杆真空泵关键技术研究[D]. 巫修海.浙江理工大学 2016
[3]半导体激光熔覆再制造汽轮机转子的关键技术研究[D]. 郭士锐.浙江工业大学 2014
[4]离心压缩机再制造叶轮服役寿命预测模型及数值仿真研究[D]. 舒林森.重庆大学 2013
[5]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]304不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层的熔敷工艺及改性研究[D]. 冯嘉宁.兰州理工大学 2019
[2]316L不锈钢激光熔覆实体成形控形工艺研究[D]. 徐海岩.大连理工大学 2018
[3]1.5MW风力发电机转子轴颈激光熔覆修复工艺研究[D]. 刘宝銮.湖南大学 2012
本文编号：3514888
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