床垫钢丝泵轴损坏的主要形式及原因及修复方法
1 泵轴损坏的主要形式及原因 (1)轴弯曲 轴弯曲多发生在深井泵、医院纯水系统多级泵，这些泵轴长径比较大。QJ深井泵轴弯曲的原因是：转子动不平衡过大，转子振动，泵基础水平度超差。对于卧式多级泵，多是由于不及时盘车引起的跨中下垂，转子上下部分温差引起的变形，转子动不平衡过大、对中偏离引起的振动。 (2)磨损 偏磨多是伴随轴弯曲而产生的，另外在轴承轴径部位由于轴承内圈过松或轴承损坏而引起的磨损也经常出现。 解决轴弯曲的主要办法是冷校、热校、混合校等。6．1．2 热校直法修复弯曲泵轴 (1)加热校直法 ①原理 用乙炔焰加热轴局部，被加热的区域因受热而膨胀，但周围的冷区又因自身的刚性而限制它的膨胀。因此，热区受挤压，降温后，热区体积又要收缩，从而拉动周围区域收缩。这样就产生了反向的弯曲，弥补了原来的弯曲量，从而达到校直的目的。 ②适用范围适用于弯曲半径较小、直径较大、硬度≥35HRC的碳钢、合金钢、不锈钢轴。 ③操作工艺 在测出轴弯曲的情况后，将轴放在车床上，使弯曲的高点在最上端，用石笔标上弯曲范围；用氧一乙炔火焰加热，冷却后打表检查，如不符合要求再校直，直至符合要求。用具有氧一乙炔烤把、石棉绳、电加热带、油壶、百分表、车床、红外温度计。加热区域的形状、温度及校直方法见表6—1。 ④注意事项 a．加热前，应先将夹紧轴件的顶尖松开，再进行加热，以免轴加 热伸长后损坏顶尖。 b．当一次加热调直不够，须再次校直时，对于点状加热或条状加热，应避开原加热区域，防止反复加热，减少金相组织变化及收缩裂纹产生。 ⑤校后热处理 为防止产生新的变形，消除内应力，应进行校后热处理。其方法为将轴加热区域用石棉绳缠绕，并均匀加热到580-600℃，缓冷。 (2)热校直轴的操作 热校直轴的一般操作规范如下(见图6—2)。表6-1 加热区域的形状、温度及校直方法
加热区形状 温 度 方 法 使用范围条状加热 用中性焰加热，温度应控制在200～300℃，最高不超过回火温度 把工件用有孔的石棉布包紧，将加热区露出，快速加热，然后立即喷水快速冷却，冷后再加热，再冷却，直至合格在均匀变形和扭曲变形时常用蛇形加热 用中性焰加热，加热温度300～400℃，最高温度不超过回火温度 选择加热区，沿轴中心线长为0.10～0.15D，其表面宽度为0.3D，D为加热处轴径。把工件用有孔的石棉布包紧，将加热区露出，对弯曲较大的立即用水冷，否则自然冷却 在严重变形、需加热面积较大时采用，高合金钢须防止产生裂纹，不可用水冷，同时还应保温缓冷圆点状加热用氧化焰加热，温度700～800℃ 加热区圆点直径约2～4mm，轴径大，弯曲量大时取大值。快速
加热，快速水冷，加热时间一般3～5s，热点数视弯曲大小而定，一般从最高点开始向左右两侧对称延伸加热 ①用于精加工的细长轴 ②渗碳层含碳量在0.35％～1.3％的低碳钢，低合金钢，HRC≥35，渗碳层厚度超过0.8mm
①利用车床或V形铁，出弯曲零件的最高点，确定加热区。 ②加热用的氧一乙炔火焰喷嘴，按零件直径决定其大小。 ③加热区的形状有：条状，在均匀变形和扭曲时常用；蛇形，在变形严重、需要加热区面积大时采用；圆点状，用于精加工后的细长轴类零件。 ④若弯曲量较大时，可分数次加热校直，不可一次加热过长，以免烧焦工件表面。 热校直的关键在于弯曲的位置及方向必须正确，加热的火焰也要和弯曲的方向一致，否则会出现扭曲或更多的弯曲。 (3)细长半光轴的电热校直 加工中的细长轴，有时由于切削力关系，在加工过程中发生弯曲。这种情况因校正后还需要加工，故不能提高点热处的硬度，可采用电弧点焊方法来校正。 将电焊机电流调节到2"-'4A，用声2～3mm的电焊条，在弯曲处的凸面上点焊一点或数点，空气冷却。由于这种方法加热迅速，受热面积小，深度较浅，冷却快，故点热时轴心线只有一个位移方向，即一见弧光时轴就往校正方向位移。如一点不够，可沿轴线方向多加热数点。焊条与轴接触时间不宜过长，一见弧光后就要离开轴表面。点热面积用庐3mm焊条 时，其受热面为庐4～5mm；用乒2mm焊条时，
其受热面为φ3-4mm。 3 冷压法 (1)原理 在常温下，从轴类弯曲的凸面施加外力，轴的两面分别产生压应力δ压和拉伸应力δ拉， 当δ压=δs或δ拉=δs时，轴的局部将会塑性变形，从而补偿与原有方向相反的弯曲。 (2)适用范围 此方法适用于弯曲曲率较小时，硬度≥35 HRC的碳钢、合金钢、表面渗碳、表面淬火的细长轴。 (3)操作方法 ①作轴弯曲图 将轴平行轴线分为两个或四个截面(图6—4)，用记号笔画出截面和轴外圆面的相贯线，并用百分表打轴的几个关键部位，记录圆跳动值，作出每个截面上的轴线曲线。为操作方便起见，可先试打表几次，判断出最大弯曲的方向，然后利用该弯曲所在平面为一个截面，对于细长轴，可在平台上打表，支点选择在两端轴承轴径或表面质量较高处。对于短粗轴，可在车床_ktY表，利用两端顶尖孔，或一夹一顶分两种情况进行校直。曲率较小、直径较小的轴，在大平台上用压板进行校正；曲率较大、直径较大的轴，专门制作校轴框架，用千斤顶进行校直。 ②校直过程(以平台压板为例) 根据截面弯曲图，先校小半径弯曲部位，后校大半径弯曲部位。 先根据轴弯曲的情况．出两个支点，下部置V形铁，打表重新判断出弯曲最大部位及弯曲量d，转动轴，使最大弯曲平面竖直，弯曲朝上，在弯曲最大处放置压板并用表测量位移量，下压压板使位移量为10～15倍的a，30rain后松开压板重心打表，若量不够，重新进行。 ③沣意事项 a．做弯曲图是为了判断轴的整体情况，
出第一次分步校直的起始位置，每次分步校直后，都要重新打表，以便准确判断局部弯曲，出弯曲最高点。 b．支撑点应放在弯曲的起点或相对称的位置。 c．尽量保证弯曲平面的竖直性。 d．为了保证防止破坏轴的外表面，支点V形铁和压板内应垫以铜皮或铝板。 e．对S弯曲应分步校直，先校直为C形后再校直。 f．对于不易校直的轴件，可在最高点两侧对称地施加压力，以防止局部小变形，形成新的小弯曲。 9．为了加快晶粒的滑移，可在移开百分表后，用铜棒沿轴线适当敲击。 h．初次校直10～20h后，测定一下回弹量，如不符合要求，再根据情况重新校直。6．1．4 磨损的修复方法及特点 (1)堆焊 修补层厚度为0．3～3mm，强度为300～450MPa，结合强度为300--一450MPa，硬度值为210～420HB，这是常用的修复方法。 (2)镀铬 修补层厚度为0.1～0.3mm，本身强度为400-600MPa，结合强度为300MPa，硬度为800-1000 HB，适用于摩擦量较小、表面硬度要求较高的场所，适用于轴类的填料函部位及滑动轴承轴颈部位。 (3)热喷涂 修补厚度为0.05～10mm，本身强度为80-110MPa，结合强度为40～95MPa，硬度为200-240HB。特点：强度太低，硬度及表面质量可能不符合要求。 (4)轴件磨损的堆焊工艺 轴件在堆焊前必须将堆焊部位打磨检查，除掉表面缺陷及其周围50mm范围内的油锈。各类材质轴的堆焊工艺如下。 ①AISl304轴 AISl304相当于我国的0Crl8Ni9材质，堆焊采用 国产焊条Al32或A137。为使堆焊部位在焊后应力小且分布均匀，堆焊时应采用垂直转动焊(将轴竖直后，环向堆焊)或水平转动焊(将轴水平放置，边转动边焊接)。同时为防止焊接产生晶间腐蚀，堆焊时应采用小电流，运条时应小幅摆动或不摆动，且焊后应快速急抟，缩短焊缝及热影响区在敏化温度区停留的时间。 堆焊时前后焊道至少重叠1／3，且表面应尽量保持平整，不许有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。堆焊时采用的焊接规范见表6-2。 ②AISIL045、UNIC45及45钢轴 AISll045、UNIC45及45钢的化学成分基本相同。其堆焊属于典型的中碳钢堆焊，由于母材含碳量高，焊后易在焊缝及影响嚣缪威淬硬的马氏体组织，致使堆焊层及基层产生裂纹的同时，由于受轴件热轧及锻造工艺的限制，使其组织表6-2 AISl304轴堆焊时的焊接规范
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焊条直径／ram 电流／A 电压／V 焊接速度／(mm／min) 2.5 80 35～30 7～8 3.2 90 37～30 7～8
结构轴向分布，更进一步加重了堆焊层及基层产生轴向裂纹的倾向。因此，依据等强原则选用J507或E7018焊条堆焊，焊前应预热200℃，焊后应加热至350℃并恒温1h进行后热处
理。 焊接方法应采用水平转动或垂直转动焊。堆焊时前后焊道至少重叠1／3，且堆焊表面应尽量保持平整。焊后表面不允许有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。在工作环境中腐蚀介质允许的情况下，为减少工作强度及降低维修费用，也可以在焊前预热200 0C后采用A302焊条直接堆焊。堆焊时采用的焊接规范见表6-3。 表6—3 AISll045、UNIC45及45钢轴堆焊焊接规范
焊条型号 焊条直径／mm 电流／A 电压／V 焊接速度／(mm／min) J507 2.5 85 26～30 6～7 J507 3.2 95 27～30 6～7 A302 3.2 90 27～30 7～8
AISl410相当于我国的1Cr13材质，为典型的马氏体不锈钢，焊后易在接头部分产生冷裂纹。因此，在采用G202焊条焊接时，焊前预热至250℃，焊后亦需经680～760℃、恒温2h的回火处理。 焊接方法应采用垂直转动焊或水平转动焊。堆焊时前后两层焊道至少重叠l／3，且焊后表面应尽量保持平整，焊后表面不允许有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。当轴类零件工作温度不高或不存在腐蚀介质时，为降低工作强度及提高施工进度，焊前预热200℃，
采用A412焊条，焊后可不热处理，但由于A412焊条焊缝金属为纯奥氏体组织，在焊接时要注意防止热裂纹的产生。收弧时要填满弧坑，如有裂纹，应马上修补。其焊接规范见表6-4。 表6-4 AISl410轴堆焊焊接规范
焊条型号 焊条直径／mm 电流／A 电压／V 焊速／(ram／rain) G202 3.2 90 27～30 7～8 A412 3.2 90 27～30 7～8
③AISl4140轴 AISl4140与42CrM0成分相当，属于珠光体耐热钢，按等成分原则选用R307焊条，焊前预热200℃，焊后应进行640～680℃、保温l．5h的回火消除应力热处理，焊接时高温应不小于200 0C。焊接位置为垂直转动或水平转动焊。堆焊时前后焊道至少重叠1／3，焊后表面应尽量保持平整。堆焊后不允许有裂纹、气孔、夹渣等缺陷存在，必要时应进行着或X射线检查。其堆焊焊接规范见表6—5。 表6—5 AISl4140轴堆焊焊接规范
焊条型号 焊条直径／mm 电流／A 电压／V 焊速／(rnm／min) R307 3.2 95～100 30～35 5～7
生姜去皮机 6．1．5 水泵轴颈修复 水泵泵轴一般由经过锻打的优质碳钢制成。由于泵轴和滚动轴承内圈的内圆摩擦或和滑动轴承及泥沙摩擦，导致泵轴轴颈拉沟，需要对轴颈进行修复处理。 (1)镍拉毛修补法 用丙酮等有机溶剂和磨光机清除轴颈表面的氧化皮、油渍、油漆等污物，然后将金属镍条或镍块，夹在电焊机的焊钳上作电极，在轴颈上作匀速滑移，金属镍产生爆裂泡液，牢固地熔融于轴颈表面上，形成一层不规则、粗糙及多孔状的镍溶液涂层，再在车床上车削到规定尺寸。此修复工艺较适用于采用滚动轴承的泵轴，不适用于采用滑动轴承的泵轴。 (2)热喷涂(喷镀)修补法 热喷涂法中应用较广泛的有氧一乙炔焰喷涂和电弧喷涂。氧一乙炔焰喷涂是通过氧一乙炔焰喷实现的，喷通过气阀分别引入乙炔(也可采用煤气)、氧气或压缩空气，乙炔和氧气混合后在喷嘴出El处产生燃烧火焰，引入的金属涂材在火焰中被加热熔化，在焰流的作用下形成雾状小液滴，被喷射到轴颈表面形成涂层。电弧喷涂所用的两根线状涂材由送丝轮自动导人，当在两线状涂材之问通过大电流时将产生电弧，线状涂材在电弧的高温作用下迅速熔化，并由压缩空气作用成小液滴，被喷射到轴颈表面形成涂层。由于泵站规模、专业技术人员、喷涂设备、喷涂材料等
方面的原因，中小型泵站一般采用氧一乙炔焰喷涂，大中型泵站一般采用电弧喷涂。热喷涂修复工艺介绍如下。 ①表面预处理 可以通过有机溶剂清洗、加热脱脂、车螺纹、滚花、电拉毛等方法，处理后的轴颈表面更加活化，以提高涂层与轴颈表面的结合强度。对于一些与泵轴黏结不好的涂层材料，可以先在轴颈表面喷涂镍基材料作为黏结底层。 ②预热 目的是消除轴颈表面的水分和湿气，提高喷涂粒子与轴颈表面接触时的界面温度，以提高涂层与轴颈的结合强度，同时减少因泵材与涂层材料的热膨胀差异造成应力而导致的涂层开裂。预热温度一般控制在60～120℃之间。 ③喷涂采用何种喷涂方法主要取决于选用的喷涂材料(如自熔性焊粉、不锈钢)、工件的工况(如自重、转速)及对涂层质量的要求。喷涂时要注意泵轴的旋转速度、喷的移动速度、喷射距离以及喷涂的气压。 ④喷涂后处理 在喷涂后轴颈要作渗油处理，让润滑油较多地渗入涂层，便于车削加工。待渗油处理后，将泵轴上车床车削加工，使轴颈尺寸和光洁度达到要求。最后用滚刀滚压或用研磨膏研磨，提高轴颈表面的光洁度。 (3)镶套修补法 轴套一般由不锈钢板、铁板卷制而成或由铸件车削制成。镶套有整体套和半套两种。整体套适用于轴的一端小于轴套内径的情况。将轴套和泵轴加工零件配合后，将轴套放人机油中加热，轴套受热膨胀后，趁热将轴套从轴的一端套人泵轴，冷却后轴套抱紧主轴，再将轴颈车削至规定尺寸和光洁度。半
套较适用于泵轴和轴套外径相同的情况。将轴颈磨损处车削成2----'5mm深的槽，不锈钢套按计算尺寸开El切缝，然后用氧一乙炔焰烘烤，手锤敲击轴套，使之紧贴固定在槽内，而后用不锈钢焊条将接缝焊死，冷却后再进行车削。 (4)堆焊修补法 用堆焊法修复轴颈，其工艺过程与叶轮叶片堆焊修补相同。由于堆焊的热量大，容易使轴变形，较适用于处理靠近轴头的轴颈修复。
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