浅谈激光表面合金化融覆技术 - 在盐业地质勘查装备受力磨损件修复中的应用

浅谈激光表面合金化融覆技术 - 在盐业地质勘查装备受力磨损件修复中的应用

邓钢 陈征

四川盐业地质钻井大队 四川自贡 643000

摘要：针对盐业地质勘查装备维修情况。我们按照装备维修工艺要求，对受力磨损件修复工艺技术学习探索，传统使用的表面强化技术，存在修复量低，修复后强化层和母层融合较低，修复后使用中有脱层情况，使用激光焊接表面合金化融覆技术广泛用于模具磨损修复，我们将其应用于业地质勘查装备受力磨损件修复，效果明显比传统表面强化修复较好。

关键词：激光融覆焊接技术;勘查装备; 受力磨损件 ；维修工艺；

1、前 言：我队（四川盐业地质钻井大队）能承担井深5000米以内的盐卤井的设计、施工及水平对接、测试、固井工作; 现有各类钻探设备，ZJ50J、ZJ40J、YZJ40L、ZJ32J、ZJ20L、ZJ20J、TSJ2000等钻探装备，钻探装备维修中常有因为磨损超差而报废的，占其比例的86%，其主要原因是在有原有维修规范技术要求中排除焊接修复的可能，仅仅依靠表面强化、热喷涂、粘接、电镀等工艺，出现无法恢复原有尺寸、或恢复后的基层和修复层牢固性较差，发生使用中脱层现象。随着技术的发展，我们在学习中发现20世纪70年代兴起的激光应用技术不断发展，其中的激光焊接技术以从实验室走向那工业化应用，激光表面熔覆焊接技术开始广泛的应用于模具修复工艺的，我们与激光表面熔覆焊接技术的使用企业（吉隆集团）合作，用激光再制造技术中激光焊接工艺用于修复钻探装备中磨损失效工件。利用激光焊接技术在单位厚度工件焊接所需的热输入低的特点，保证维修件变形极小、焊后残余应力小和热影响区较窄从而想减小对原有母材金相结构和力学性能的影响。我们先后在钻机绞车输入轴,F1300钻井泥浆泵小齿轴承座,SL135、SL170、SL225、SL315水龙头中心管、提环孔及壳体，转盘补心，YG225 、YG180 、YG160 、YG135游车大钩钩杆、提环孔，绞车刹车毂、离合器钢毂的修复上应用。修复后的表面硬度比修复前都有提高，综合力学性能增强，装备运行后未发现脱层问题。

2、盐业钻井装备主要修复件的材质

表1绞车轴材质42 GrMo

表2钻井泥浆泵主轴材质40CrNiMo

作 者简介：邓刚（1973-），男，籍贯 四川.阆中，四川盐业地质钻井大队，助理工程师。

表3水龙头中心管材质 35GrMoA

表4水龙头提环20SiMnVB

表5水龙头壳体35GrMo

表6转盘补心、ZG45

表7大钩钩杆，35GrMo

表8绞车刹车及离合器钢毂ZG40Mn₂

主要修复件的材质和化学成分见上表，它们都是合金钢和高碳钢，我们通过对激光融覆金属粉末合金其成分配比的选择，从而实现修复件修复部位力学性能的优化

表9 合金粉中各元素的主要含量,%

3、激光维修焊接设备及工艺

使用型号A X l大功率激光熔覆机，焊接电流为交流电源，作用对象为金属修复件，作用原理为脉冲作用，其焦斑直径为0.1~3（mm），激光焊接最大深度3mm，激光器上下行程可自主选择条件的，连击时激光焊接频率在0~100HZ，大激光最大功率800w。焊接时采用多道多层搭接方式,并且考虑到防止搭接时产生裂纹、气孔等缺陷需要提前做好预热及气体保护等措施。堆焊前,必须对修复件进行表面认真清理(清除油、污、裂纹等)。堆焊完成后,为保证修复件的尺寸精度和表面光洁度，焊后将修复件机加工至原尺寸完成修复。

4、结束语

采用激光修复后的工件不仅工艺尺寸得到了回复同时获得表面硬化处理后，硬度一般为原来的1～3倍，并得到0.23～1mm的强化深度，使用寿命提高到原有的3～4倍，热处理成本下降了30%～60%，激光修复后的工件几乎无变形。因此，既延长了大修周期，又节省了重复维修的费用，具有良好的社会效益和经济效益，在盐业地质勘查装备维修中有广泛的应用前景。

4、参考文献

[1]《焊接手册》中国机械工程学会焊机学会组织编写 .北京：机械工业出版社. 2001

[2]《实用焊工手册》孙景荣编著.北京：化学工业出版社.2003

[3]《激光加工技术在汽车维修中的应用》李鲁伯等.中国汽车保修设备1993.11

[4]《金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展》居毅等.材料科学与工程2002.03

[5] 《激光表面合金化技术及其应用》荣烈润. 金属加工(热加工)2012年第S2期

作 者简介：邓刚（1973-），男，籍贯 四川.阆中，四川盐业地质钻井大队，助理工程师。