何多勝 陳春鋒 韓彥靈 王建利

關(guān)鍵詞：圓柱度;粗糙度;逐步推進(jìn)法;激光熔覆;金相砂紙

0 引言

活塞桿是壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，主要用于支撐活塞做功，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)頻繁，尺寸等要求高的配件，同時(shí)也是壓縮機(jī)中易損配件，其表面粗糙度一般要求為Ra0.4～0.8μm，對(duì)于精度高甚至要達(dá)到0.1μm以內(nèi)，同時(shí)對(duì)同軸度、圓柱度及耐磨性也有相應(yīng)的要求，使用過(guò)程中活塞桿密封面出現(xiàn)損傷后會(huì)影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，本文通過(guò)某化工廠往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿修復(fù)實(shí)例介紹活塞桿可行性修復(fù)方案。

現(xiàn)場(chǎng)活塞桿填料密封位置出現(xiàn)拉傷，通過(guò)與客戶溝通進(jìn)一步了解到該壓縮機(jī)活塞桿材質(zhì)為20Cr13，整個(gè)活塞桿填料密封表面噴涂硬質(zhì)合金（碳化鎢）處理，表面硬度檢測(cè)約為HLD720，表面粗糙度檢測(cè)約為Ra0.15μm;其余信息不詳，活塞桿基本尺寸及修復(fù)要求如下。

1 修復(fù)難點(diǎn)分析

從圖示1可以看出活塞桿長(zhǎng)徑比約2427/95≈25.5>20，屬于細(xì)長(zhǎng)軸系列，同時(shí)活塞桿兩頭軸徑比較細(xì)，同時(shí)修復(fù)位置對(duì)圓柱度、同軸度、硬度、粗糙度等均有要求，修復(fù)難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：第一個(gè)難點(diǎn)是修復(fù)位置比較長(zhǎng)，為保證其圓柱度要求，修復(fù)位置的精加工需磨床磨削進(jìn)行，而磨床裝夾方式一般是采取兩頭頂尖頂中心孔的方式進(jìn)行，磨削前需確保兩頭中心孔與基準(zhǔn)位置滿足圖示的同心度要求，通過(guò)車床裝夾找正發(fā)現(xiàn)M72軸頭這側(cè)的中心孔超出同心度要求，從圖示1可以看出，此側(cè)軸頭軸徑最細(xì)位置只有φ57，在中心架支撐基準(zhǔn)A位置修復(fù)中心孔時(shí)軸頭發(fā)顫比較嚴(yán)重，修復(fù)的中心孔滿足不了圖示的同心度要求;第二個(gè)難點(diǎn)是修復(fù)位置的硬度要求達(dá)到HRC50以上，并且要防銹。原活塞桿此處通過(guò)噴涂碳化鎢處理，而本單位無(wú)噴涂工藝，只要激光熔覆增材工藝，激光熔覆硬質(zhì)合金粉是否會(huì)出現(xiàn)裂紋、是否防銹未知，熔覆后的硬度是否滿足不知道;第三個(gè)難點(diǎn)是無(wú)研磨工具，表面粗糙度在磨削后無(wú)法達(dá)到Ra0.4以內(nèi)。

2 修復(fù)難點(diǎn)解決

2.1 中心孔修復(fù)問(wèn)題的解決

在初步修復(fù)中心孔時(shí)，由于車床中心架支撐位置與修復(fù)中心孔距離比較遠(yuǎn)，同時(shí)兩處之間的軸徑比較細(xì)，修復(fù)中心孔時(shí)出現(xiàn)發(fā)顫情況。解決此問(wèn)題就是解決修復(fù)時(shí)軸頭發(fā)顫的問(wèn)題，分析發(fā)現(xiàn)，軸頭發(fā)顫的主要原因是支撐點(diǎn)與中心孔位置比較遠(yuǎn)，修復(fù)時(shí)的力矩大，軸徑細(xì)，造成修復(fù)時(shí)此間的軸剛性不足;修復(fù)中心孔的力矩=力*距離L;修復(fù)時(shí)的車削力一定，只有通過(guò)減小距離L，達(dá)到減小力矩防止發(fā)顫的目的，減小距離只有改變中心架支撐點(diǎn)，新的支撐點(diǎn)必須在圖示的同心度要求以內(nèi)才能滿足，通過(guò)車床裝夾打表φ57軸徑位置發(fā)現(xiàn)，此處的跳動(dòng)超過(guò)圖示的同心度要求，通過(guò)查找設(shè)備裝配圖，發(fā)現(xiàn)此處的軸徑無(wú)配合公差要求。為了減小力矩，將中心架支撐點(diǎn)前移盡量靠近修復(fù)的中心孔，通過(guò)與車工技師溝通，決定采取“逐步遞推法”將中心架移至所需的位置，進(jìn)而修復(fù)軸頭的中心孔。

逐步推進(jìn)法修車A端中心孔，（找正時(shí)確保A及D同心度在0.02mm以內(nèi)）方法如下：

車床四爪裝夾D位置，中心架支撐A位置，在4#位置修車新基準(zhǔn)→接著中心架支撐4#位置，在3#位置修車新基準(zhǔn)→接著中心架支撐3#位置，在2#位置修車新基準(zhǔn)→接著中心架支撐2#位置，重新在1#位置修車新基準(zhǔn)→接著中心架支撐1#位置，修A端的中心孔;修復(fù)完A端中心孔后，車床四爪裝夾B位置，頂尖頂修車好的A端的中心孔;對(duì)1#位置及A位置打表找正，發(fā)現(xiàn)1#位置跳動(dòng)0.05;A處位置跳動(dòng)0.03;滿足活塞桿修復(fù)的同心度要求。

2.2 修復(fù)表面硬度的要求解決

在日常使用激光熔覆中，可有多種硬度的焊粉供我們使用，其中XS-358鐵基焊粉，理論硬度能達(dá)到HRC58，適合500℃ 以下的耐磨、耐蝕層，熔覆層的硬度高，耐磨性好。同時(shí)相對(duì)噴涂工藝，激光熔覆工藝焊材與母材為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度對(duì)比噴涂涂層與原母材的結(jié)合強(qiáng)度要高。

2.3 表面粗糙度的解決

在我們?nèi)粘Ｐ迯?fù)軸類零件后，對(duì)于修車的表面往往達(dá)不到我們我們所需的粗糙度，常規(guī)的手段由操作工在車床上采用砂紙對(duì)修車的表面進(jìn)一步進(jìn)行拋光處理，拋光后的表面粗糙度提升，但拋光處理的不好會(huì)造成修復(fù)尺寸的改變，同時(shí)造成修復(fù)表面的圓柱度等也發(fā)生變化，日常我們拋光時(shí)選用的砂紙為300目以內(nèi)，拋光的效果因操作工的不同而不同，對(duì)活塞桿修復(fù)表面粗糙度的要求我們也考慮在磨削后可采用目數(shù)更細(xì)的砂紙進(jìn)行拋光解決。

3 修復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證效果

在修復(fù)活塞桿前，為驗(yàn)證上述各項(xiàng)問(wèn)題的解決辦法是否可行，我們找來(lái)類似的報(bào)廢活塞桿進(jìn)行修復(fù)驗(yàn)證上述方案的可行性。報(bào)廢的活塞桿通過(guò)“逐步推進(jìn)法”修復(fù)一端的中心孔，修復(fù)后打表找正，百分表跳動(dòng)在0.05mm以內(nèi)滿足修復(fù)要求;接著對(duì)中間密封位置設(shè)定一端修復(fù)位置，車床裝夾對(duì)修復(fù)位置進(jìn)行粗車見(jiàn)光，將原噴涂層車削掉;接著在激光熔覆設(shè)備裝夾，選用XS-358焊粉熔覆修復(fù)位置，熔覆一遍焊接高度可達(dá)到直徑1.2-1.5mm，熔覆兩層可達(dá)2.5mm左右，熔覆后肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷;接著磨床裝夾，打表找正，確認(rèn)兩端中心孔滿足同心度要求后，磨削修復(fù)位置見(jiàn)光，便攜式硬度計(jì)檢測(cè)熔覆修復(fù)位置，檢測(cè)硬度約為HRC56左右，對(duì)應(yīng)HLD778> HLD720，滿足要求;同時(shí)通過(guò)著色探傷檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，在修復(fù)表面澆水后等待一天左右，現(xiàn)場(chǎng)查看修復(fù)表面未見(jiàn)銹蝕，接著磨削至要求尺寸，檢測(cè)粗糙度約Ra0.8;最后車床裝夾，選用500目以上的金相砂紙對(duì)修復(fù)位置拋光，拋光后經(jīng)千分尺對(duì)修復(fù)表面尺寸檢測(cè)未發(fā)生變化，表面粗糙度提升至Ra0.15左右，滿足圖示Ra0.4要求。

4 結(jié)論

對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿經(jīng)過(guò)上面的修復(fù)方式修復(fù)后，經(jīng)鉗工對(duì)活塞桿的尺寸、硬度、形位公差及粗糙度檢驗(yàn)均達(dá)到圖紙要求，在回裝后壓縮機(jī)運(yùn)行良好，說(shuō)明上面修復(fù)方案可行。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)振中.激光加工工藝手冊(cè)[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1998，5（10）.

[2]李亞江、李嘉寧.激光焊接/切割/熔覆技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012（7）.

[3]曾樂(lè).現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993（1）.

作者簡(jiǎn)介：

何多勝，男，1993年畢業(yè)于西安礦業(yè)學(xué)院機(jī)械加工制造專業(yè)，現(xiàn)為獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司加工車間主任，主要從事石化設(shè)備配件生產(chǎn)保運(yùn)管理工作。