Laserauftragschweißenist eine wichtige Anwendung der Laserbearbeitungstechnologie. Während des Beschichtungsprozesses wird eine dünne Schicht Matrixmaterial mit einer hohen Energiedichte (in der Regel 10) bestrahlt2 ~10 4 B/mm2 ) Laserstrahl zum Schmelzen, Mischen mit demselben geschmolzenen Füllmaterial und Erzeugen einer Wärmeeinflusszone mit einer bestimmten Dicke, wodurch eine metallurgisch gebundene Mantelschicht auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird, um eine Oberflächenmodifizierung und additive Fertigung zu erreichen. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip des Laserauftragschweißens.
In den letzten Jahren wurde versucht, den Verschleiß der Rotorwelle mit der Laser-Remanufacturing-Reparaturtechnologie zu beseitigen. Der Rotor ist die Kernkomponente einer Dampfturbine und muss harten Arbeitsbedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck, hoher Geschwindigkeit und hoher Beanspruchung standhalten. Aufgrund der Qualität des Schmieröls, Verunreinigungen und anderer ungünstiger Betriebsfaktoren kommt es jedoch manchmal zu Verschleiß am Rotorzapfen, was den sicheren und stabilen Betrieb der Dampfturbineneinheit erheblich beeinträchtigt.
Im Vergleich zu herkömmlichem Galvanisieren, chemischem Kreuzen, thermischem Spritzen, Lichtbogenschweißen und anderen herkömmlichen Techniken bietet die Laserauftragschweißtechnologie die Vorteile einer hohen Verbindungsfestigkeit, einer kleinen Wärmeeinflusszone, einer geringen Verdünnungsrate, einer geringen Verformung, einer geringen Nachbearbeitungszugabe und einer starken Fläche Auswahl und hohe Automatisierung.
Nach 8 Jahren Betrieb einer in einem Kraftwerk im Einsatz befindlichen Dampfturbine kam es am Lagerzapfen des Niederdruckrotors mehrfach zu Abrieb, der den sicheren Betrieb der Anlage erheblich beeinträchtigte. Als Wiederaufarbeitungsverfahren mit geringem Wärmeeintrag hat sich das Laserauftragschweißen für die additive Reparatur von Niederdruckrotoren mit hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und schwierigem Schweißen von Körpermaterialien bewährt. Aufgrund der hohen Energiedichte des Laserauftragschweißens kann die Reparatur des Rotorzapfens mit weniger Schweißwärmeeinwirkung durchgeführt werden.
Bei der Ausrüstung für die Reparaturarbeiten handelt es sich um einen mobilen Laserauftragsarbeitsplatz, der problemlos zu einer vorgesehenen Station in einem Kraftwerk oder einer Fabrik für Laserauftragsarbeiten transportiert werden kann und für die Reparatur verschiedener Teile geeignet ist. Die Arbeitsstation besteht im Wesentlichen aus einem Hochleistungslaser, einem sechsachsigen Roboter, einer Pulverzuführung, einem koaxialen Pulverzuführungsauftragskopf sowie Hilfssystemen wie Stromversorgung und Kühlung, die den Betrieb der Anlage unterstützen.
Der Zustand des Rotorzapfens vor der Reparatur: Der Verschleißbereich des Rotors wurde vor der Reparatur gemessen. Der Zapfen der Lagerbuchse ist an vielen Stellen abgenutzt, wobei der schlimmste Teil eine Nut mit einer Tiefe von 1,3 mm abgenutzt ist. Der Oberflächenzustand des Rotors kann den sicheren Betrieb des Gerätes nicht mehr gewährleisten.
Verwenden Sie nach der Reparatur mit speziellem Beschichtungspulver einen Leeb-Härteprüfer, um die Härte des Lagerzapfens stichprobenartig zu testen, und die Härte des gesamten zu beschichtenden Bereichs stimmt mit der des Rotorbodens überein. Die Testergebnisse zeigen, dass der beschädigte Teil des Zapfens vollständig entfernt wurde und die Maßtoleranz und Oberflächenrauheit des Zapfens nach der Reparatur vollständig auf die ursprünglichen Designanforderungen zurückgesetzt wurden, wodurch die Anpassungsanforderungen zwischen Lagerbuchse und Zapfen erfüllt werden können . Am Wellenzapfen wurde eine Eindringprüfung gemäß der Werksnorm für neue Rotorprodukte durchgeführt. Die Ergebnisse der Eindringprüfung zeigten, dass die Hüllschicht keine Mängel wie Schlackeneinschlüsse, unvollständige Penetration, Risse und Poren aufwies und die Qualität der Hüllschicht den Normanforderungen entsprach. Die Zapfenreparatur des Rotors ermöglichte eine präzise Teilreparatur und hatte keine nachteiligen Auswirkungen auf andere Teile des Rotors. Laut Rückmeldung des Kraftwerks wurde der Niederdruckrotor repariert und in Betrieb genommen. Die Schmieröltemperatur, die Lagerbuchsentemperatur und die Wellenvibrationen der Einheit entsprachen alle den Anforderungen und der Betrieb war in gutem Zustand.
Anforderungen zwischen Lagerbuchse und Zapfen. Am Wellenzapfen wurde eine Eindringprüfung gemäß der Werksnorm für neue Rotorprodukte durchgeführt. Die Ergebnisse der Eindringprüfung zeigten, dass die Hüllschicht keine Mängel wie Schlackeneinschlüsse, unvollständige Penetration, Risse und Poren aufwies und die Qualität der Hüllschicht den Normanforderungen entsprach. Die Zapfenreparatur des Rotors ermöglichte eine präzise Teilreparatur und hatte keine nachteiligen Auswirkungen auf andere Teile des Rotors. Laut Rückmeldung des Kraftwerks wurde der Niederdruckrotor repariert und in Betrieb genommen. Die Schmieröltemperatur, die Lagerbuchsentemperatur und die Wellenvibrationen der Einheit entsprachen alle den Anforderungen und der Betrieb war in gutem Zustand.