8锈钢轴的激光合金化提高耐磨性的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文不锈钢轴的激光合金化提高耐磨性的研究姓名：刘新文申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：姚建华20041101浙江工业大学工程硕士论文不锈钢轴的激光合金化提高耐磨-

2、生的研究摘要轴类部件的磨损失效是现代工业生产中常遇到的问题。巨化集团公司电化厂用于生产偏二氯乙烯(VDC)单体装置中的皂化泵不锈钢泵轴的磨损破坏，会带来较大的经济损失与危害。同时，这些轴大都价格较昂贵，且检修更换泵轴也较麻烦，影响了装置的正常运行，因此提高轴件局部表面的耐磨性能，延长其使用寿命是当务之急。本文从不锈钢轴件的磨损失效机理出发，研究轴件与

3、高能量密度的CO。激光的相互作用，通过对激光合金化的合金化材料和工艺参数进行优化设计，提高不锈钢轴件表面的硬度，提高其耐磨性。影响激光合金化宏观和微观质量的因素很多，本文重点研究了预涂合金层厚度、大面积合金化搭接率等对合金化质量的影响，通过显微硬度测试、金相显微组织观察、能谱分析以及磨损对比试验、耐腐蚀试验对合金化质量进行定性、定量分析，从而确定出最佳的激光合金化工艺参数，达到显著提高刁i锈钢轴件表面耐磨性的目的。实验结果表明，对不锈钢轴件进行激光合金化处理后，合金化层与基体形成了牢固的冶金结合，工件表面平均硬度由原来的HVl91提高到H

4、V820，轴件的耐磨性提高了七倍，装机试验结果表明，经激光强化处理的轴件使用寿命初步估计至少提高了三倍以上，经济效益明显。浙江工业大学工程硕士论文关键词：不锈钢泵轴，磨损失效，激光合金化，耐磨性，金相组织，显微硬度浙江工业大学工程硕士论文1．1不锈钢轴件失效分析一、绪论巨化股份公司电化厂是全国偏二氯乙烯单体(VDC)最大的生产厂家，年产VDC2万吨。VDC单体是重要的化工原料，产品链相当丰富，以VDC单体为主要原料的聚合物一⋯聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)是国际公认的三大高阻隔材料之一，产品广泛用于军工、食品、医药等产品的包装上。VDC单体

5、的生产工艺路线如图1，1所示。图1-1VDC单体生产_【=艺路线皂化泵是VDC单体生产装置中的关键设备。电化厂VDC单体生产装置现有皂化系统3套，每套皂化系统的生产能力年均约7000吨，每套系统的日均生产能力约为21吨，即单套系统每小时的产量约为O．88吨，更换泵轴从停车清洗到检修结柬一般需8小时，那么检修一次损失产量7吨左右，产值近7万元。因此该设备运行的好坏直接关系到VDC单体的产量和生产成本，故提高皂化泵的使用寿命显得非常重要。从多年的实际使用情况来看，皂化泵轴与阻隔泵机封冷却水用橡胶骨架密封圈之间的磨损是造成泵轴损坏检修的主要原因

6、。本文研究的就是如何提高泵轴的耐磨性以延长泵的使用寿命，以取得较好的经济效益。根据生产工艺的要求，皂化泵电机功率为45KW，转速2960r／rain涟续24小时不剧断运行。皂化泵轴目前使用不锈钢材质，具体型号为304不锈钢：皂化泵精馏皂泵≮f器．应一赢一生堪煎舰浙江工业大学工程硕士论文的作用有两个，一个是输送介质，另一个是使介质混和均匀以保证反应充分，泵所输送的介质为盐水、少量氯化液等的混合物，呈碱性，温度为72--+0．5。C，具有定的腐蚀性。泵的机封用冷却液为自来水，温度20。C左右，呈中性。阻隔冷却液的骨架密封圈材质为工业橡胶。正常

7、运行情况下，冷却液呈中性，当设备运行一段时间后，机封多少存在一些盐水泄漏，因此，在皂化泵运行的大多情况下，冷却液的PH值一般为7至8，呈微碱性。皂化泵轴的失效主要是由于骨架密封圈与泵轴之间长时间的磨损使泵轴产生凹坑，进而使机封冷却水大量外泄造成环境的破坏，同时也使得机封冷却水不能保证而加快机封的损坏。因此泵轴的磨损危害性是比较大的。巨化股份公司电化厂是一家经济效益和社会效益均较好的企业，长期以来一直致力于创建和保持无泄漏工厂和花园式称号，对介质的泄漏要求非常之严格，因此对于皂化泵轴的机封处的泄漏量是严格限制的，超过规定的泄漏量必须停车检修

8、整改。皂化泵在实际运行过程中，泵轴和骨架密封圈都会由于相互磨损而造成停车检修，但从检修的角度来讲，由于离一tl,泵的结构特点，更换骨架密封圈比更换泵轴方便快捷许多，损失产量也小得多，因此，提高泵轴的耐磨性咀延长泵的使用寿命更显得经济可行。1．2磨损机理分析磨损是偶合件之间由于摩擦力以及与摩擦力有关的介质、温度等的作用使表面发生损伤导致材料流失的过程。磨损是材料三种主要失效形式之一，对零部件的寿命、可靠性有很大的影响，它所造成的经济损失是十分巨大的。如美国1981年公布的数字，每年由于磨损而造成的损失商达1000亿美元，其中材料消耗约为20

9、0亿美元，相当于材料年产量的7％。，前苏联由于磨损造成的损失，每年约为120．140亿卢布。目前我国尚缺乏全面的统计数字，但各方面的报导表明，由于材料耐磨性较差，我国大量基础零件的磨损寿命普遍