工程機(jī)械軸類零件失效分析及其熱噴涂再制造工藝研究.pdf

1、由于資源的日益短缺,產(chǎn)品利潤(rùn)空間的不斷壓縮,以及潛在巨大市場(chǎng)的刺激,再制造成為工程機(jī)械行業(yè)的一個(gè)必然趨勢(shì)。熱噴涂技術(shù)作為一種高效便捷的表面修復(fù)技術(shù),有望在工程機(jī)械再制造過(guò)程中得以廣泛地應(yīng)用。
　　本文以裝載機(jī)變速箱二軸、三軸及驅(qū)動(dòng)橋十字軸為例,研究了工程機(jī)械軸類零件的失效機(jī)理。研究結(jié)果表明,工程機(jī)械軸類零件的主要失效方式為磨損失效,其磨損過(guò)程可以分為摩擦磨損-磨粒磨損-粘著及疲勞磨損三個(gè)階段。磨粒磨損過(guò)程中的硬質(zhì)磨粒是由摩擦磨損過(guò)

2、程中產(chǎn)生的磨屑在工件進(jìn)一步運(yùn)行的過(guò)程中逐漸形成的,硬質(zhì)磨粒的形成大大加速了工件的磨損失效過(guò)程。
　　采用含有亞微米級(jí)WC顆粒的WC-12Co粉末,對(duì)裝載機(jī)變速箱齒輪二軸、三軸及驅(qū)動(dòng)橋十字軸進(jìn)行了 HVOF再制造。采用的參數(shù)為:C3H8(0.75MPa,25L/min)、O2(0.75MPa,250L/min)、N2(0.6MPa,13L/min,2r/min)、噴管(150mm)、噴涂距離(265mm)。通過(guò)XRD、SEM、顯微硬

3、度計(jì)等測(cè)試手段,對(duì)再制造涂層的表面質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)定,結(jié)果表明涂層主要由WC相與Co相組成,同時(shí)含有少量的W2C;涂層的顯微硬度為1107HV0.1;孔隙率為2.2％;涂層的平均抗拉強(qiáng)度為68.12MPa,最高達(dá)75.82MPa;涂層的主要斷裂機(jī)制為沿晶斷裂。
　　為了降低熱噴涂再制造成本,研發(fā)新的耐磨涂層,采用大氣等離子噴涂技術(shù)(APS),探索了碳納米管增強(qiáng)鐵基非晶合金復(fù)合涂層的制備工藝,并通過(guò)對(duì)扁平粒子和涂層斷面形貌的分析,研

4、究了涂層的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明碳納米管的加入,可以通過(guò)“橋連”和“拔出”機(jī)制,對(duì)鐵基非晶合金涂層進(jìn)行強(qiáng)化和韌化。但由于碳納米管的潤(rùn)濕性比較差,致使其與鐵基非晶合金之間的結(jié)合不夠充分;同時(shí)等離子噴涂過(guò)程中,碳納米管的燒蝕比較嚴(yán)重,降低了碳納米管的纖維增強(qiáng)作用,因此還有待進(jìn)一步的研究。
　　為了解決工程機(jī)械軸類零件表面的局部修復(fù)難題,對(duì)熱噴涂的工裝系統(tǒng)進(jìn)行了再制造性設(shè)計(jì),發(fā)明了一種熱噴涂再制造工裝及其自動(dòng)修復(fù)控制系統(tǒng),可以現(xiàn)實(shí)工程機(jī)械軸