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港口激光再制造传动件服役性能研究*

更新时间:2016-07-05

1 引言

秦皇岛港为我国最大的能源输出港,虽然部分装备处在国际领先地位,但许多装备已达到设计使用期限,亟需维修保养,以延长其使用寿命。港口机械是一个以钢铁为主要原材料的产业,资源、能源消耗较大,这些都成了制约港口业又好又快发展的屏障。

激光再制造[1-2]修复强化技术能够制备出优于基体材料服役性能的熔覆层,赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、冶金结合等性能,其生产模式有利于降低成本、资源和能源消耗,减少环境污染,以最小的投入获得最大的经济效益,是符合国家可持续发展战略的一项绿色工程,激光再制造修复强化技术的实施,可以对港口设备的升级改造提供良好的技术支撑为港口设备节省数亿资金。

港口机械传动零件的磨损失效[3]是零件失效的主要形式,考察再制造零件耐磨性[4-8]也是评价再制造零件服役性能优劣的重要依据。以秦皇岛港煤五期工程配置的斗轮取料机大型回转齿圈轮齿为例,制备与轮齿材质相同的激光再制造试件,对其进行显微硬度和耐磨性的实验研究,以考察再制造零件的耐磨性。

2 原材料及测试方法

2.1 原材料

为保证试件材质与轮齿材料相同,坯料基体材料为45号钢,合金熔覆层粉末产自瑞典赫格纳斯公司,其产品型号3533-00,粉末组织成分如表1所示。3533-00粉体有如下特点:颗粒尺寸可达45~125 μm,细小均匀;无硬团聚分散性良好。试件制备设备5 000 W二氧化碳激光器(型号DL-HL-T5000B)。

作为新时代的青年,我们要补好精神之钙,筑牢思想之基,反复锤炼,不断改造,强化意识。同时要深入学习中国特色社会主义理论体系,深刻领会治国理政新理念、新思想、新战略,坚定对马克思主义的信仰、对中国特色社会主义的信念,坚守共产党人的精神家园,做共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想的坚定信仰者和忠实践行者,自觉加强党性修养、党性锻炼,与党同心同德,对党高度信赖,真正把政治坚定、对党忠诚铭刻在自己的灵魂中,做到政治信仰不变、政治立场不移、政治方向不偏。

从表3和表4可以看出,熔覆层的耐磨性明显优于基体材料。基体材料除摩擦0.5 h时的67 mg外,随摩擦时间的延长,之后的失重量分别为111 mg、184 mg、223 mg、273 mg和307 mg,这样的失重量相对于熔覆层的8 mg、25 mg、37 mg、42 mg、51 mg和59 mg来说,确实是比较明显的。这一点从图8中也可以看出。

表1 合金粉末主要成分(质量分数%)

MaterialCSiCrMoFePowders0.228161.0其余

2.2 测试方法及试件准备

磨损试验采用屏显式高温端面摩擦磨损实验机,设备型号:MMU—5G。试样分上下试样(见图4、图5)。实验原理如图6所示,上下试样为端面磨损。

在1条跨3区的直线上打10个点的硬度,从点1至点10依次为熔覆层、过渡层、基体,做出硬度变化曲线,如图7所示,说明熔覆层、过渡层和基体材料硬度的变化成递减趋势。对基材45号钢采用3533-00合金粉末激光熔覆,从显微硬度的结果上看是可以满足零件硬度要求的。

实验数据如表3和表4所示,失重曲线如图8所示。

图1 熔覆层显微硬度刻痕

图2 过渡层显微硬度刻痕

图3 基体显微硬度刻痕

2.2.2 耐磨性

2.2.1 显微硬度

图4 上试样加工图

图5 下试样加工图

图6 上下试样磨损示意图

为比较激光再制造零件和基体材料耐磨性,本组实验分别制备了带熔覆层的下试样和45号钢下试样,共计2个下试样。上试样统一为45号钢,耐磨性实验共计2组。

试验前,将上下试样分别固定在主轴和下试样座上,根据传动件实际工况,选定试验保持负荷200 N,转速100 r/min,先预磨1 200 s,称重1次记为m0。试验时,每间隔1 800 s使用电子天平称重1次,每次称重前应在超声波清洗器中使用无水乙醇分2次清洗取下的下试样,通过考察2个下试样的失重,即磨损量,判定它们的耐磨性。

3 结果与分析

3.1 显微硬度

在熔覆层(图1)、过渡层(图2)和基体(图3)上各取7个点测量区域硬度。试验结果如表2所示。

5.2 规模扩张、区域布局并重 近年来,苹果栽植面积呈逐年增长趋势,不少县区将苹果产业作为当地脱贫致富的主导产业。这次冻害提示我们,因地制宜做好布局规划至关重要。一定要科学、合理规划,不要在易受冻的低洼地、河滩地栽树。尤其是麟游县2018年刚被列入全省苹果基地县,又是宝鸡苹果北扩的优生区域,地形复杂、气候多样,更要注意区域布局的科学合理性。

习近平总书记指出,工会要忠诚党的事业,通过扎实有效的工作把坚持党的领导和我国社会主义制度落实到广大职工群众中去;要把执行党的意志的坚定性和为职工服务的实效性统一起来,把党的路线方针政策和决策部署落实到工会各项工作中去,把党的意志和主张落实到广大职工中去。这些重要指示,明确了工会工作的政治定位和工会组织的政治属性,为做好新时代工会工作指明了正确政治方向。各级工会要坚持自觉接受党的领导的根本政治原则,始终在思想上政治上行动上同以习近平同志为核心的党中央保持高度一致。

表2 熔覆层过渡层和基体材料显微硬度/(kgf·mm-2)

序号熔覆层(HV)过渡层(HV)基体(HV)1338.45151.64134.112352.45157.33138.183364.53152.56135.524355.05158.71138.385350.47149.05126.296334.16153.32133.87352.43149.1128.32均值349.6153.1133.5

从表2可以看出,熔覆层的维式硬度可达3 496 MPa,过渡层硬度达到1 531 MPa,硬度的减小是由于合金粉末含量减少造成的。基体硬度只有1 335 MPa,这个硬度明显小于熔覆层硬度。

古建筑保护政策很早便已制定,在某些城市却没有很好的实施,老百姓法律意识薄弱,在发展和保护面前无法做出正确选择,政府应起到主导性作用,积极推进古建筑保护政策深入人心,使老百姓做到懂法、守法。

图7 三区硬度情况分布

3.2 耐磨性

显微硬度的测试试样按GB/T 4340.1-2009制取,采用FM-ARS 9000型全自动显微硬度测量系统。采用线切割工艺在坯料上制取10 mm×10 mm×10 mm的立方体块进行测验。试验载荷200 gf,加载时间20 s。分别在熔覆层(见图1)、过渡层(见图2)和基体(见图3)上取7个点测量区域硬度;为了更加直观地看出显微硬度的变化趋势,在1条跨3区的直线上打10个点的硬度,从点1至点10依次为熔覆层、过渡层、基体,做出硬度变化曲线。

表3 基体材料耐磨实验结果

时间/h称重/g123质量平均值/g失重/g055.359155.359855.358655.3591666700.555.293155.2955.291455.29150.067666667155.246655.248755.247155.247466670.11171.555.175255.175455.173155.174566670.1846255.134155.136955.135555.13550.2236666672.555.08655.085855.086455.086066670.2731355.05155.052855.050655.051466670.3077

表4 熔覆层耐磨实验结果

时间/h称重/g123质量平均值/g失重/g055.211155.210355.209555.210300.555.201455.20155.204155.202166670.008133333155.185255.185455.183855.18480.02551.555.172255.171755.173755.172533330.037766667255.167155.168355.168555.167966670.0423333332.555.158555.157655.159855.158633330.051666667355.150255.151355.151755.151066670.059233333

锅炉汽包水位自动调节的任务是使给水量与锅炉的蒸发量相平衡,并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。水位过高,会影响汽包内汽水分离效果,使汽包出口的饱和蒸汽带水增多,造成不良后果;水位过低则造成水的急速蒸发,汽水自然循环破坏,锅炉壁容易被烧坏,严重时会造成爆炸事故。

图8 基体材料和熔覆层端面磨损失重曲线

另外,图8中基体材料磨损失重曲线比较陡峭,这说明在相同磨损条件下,基体材料会因周围工况环境的改变,其耐磨性还会发生恶化的现象;而熔覆层材料虽然随磨损时间延长其磨损量也有逐渐变大的趋势,但其曲线平缓,说明它的耐磨性是稳定的,不会因周围环境变化而变化。

4 结语

(1)与基体层相比,熔覆层的显微硬度可达3 496 MPa,这个数值明显大于基体层的1 335 MPa。

闽东乃福建开发最迟的地方,但因为“银事”,其频繁出现在明代历朝官修的编年体史书 《明实录》之中,地偏一隅的闽东,却因“银事”而数度面圣,可见影响。现胪列部分如下:

(2)通过对基体材料和熔覆材料的耐磨性测试比较,表明:熔覆材料的磨损量明显低于基体材料;在相同的磨损工况下,熔覆材料的耐磨性能更为稳定。

(3)激光再制造技术的应用在大型起重运输机械零件修复工程中意义重大,在降低企业生产运行成本的同时,也可以保证修复零件的安全可靠性。

参 考 文 献

[1] 张光钧.激光热处理的现状及发展[J].金属热处理,2000(1): 6-11.

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[4] 丁芬.Fe-C-Cr-Nb-B系明弧堆焊合金的显微组织及耐磨性[D]. 湘潭: 湘潭大学,2014.

[5] 龚建勋,李煌,肖逸锋,等. Fe-C-Cr-V-B系高铬堆焊合金的显微组织及耐磨性[J]. 材料工程,2009(5):22-25.

[6] 陈华辉,邢建东,李卫. 耐磨材料应用手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006:35-43.

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安晓燕
《港口装卸》 2018年第02期
《港口装卸》2018年第02期文献

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