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分析激光熔覆技術如何應用于曲軸修復

  發表時間:2015年07月23日 

  【摘要】激光熔覆技術興起于20 世紀80 年代。它是利用具有高能密度的激光束使某種特殊性能的材料熔覆在基體材料表面與基材相互熔合,材料表面與基材相互熔合,形成與基體成分和性能完全不同的合

  【關鍵字】激光熔覆技術,曲軸修復

  激光熔覆技術興起于20 世紀80 年代。它是利用具有高能密度的激光束使某種特殊性能的材料熔覆在基體材料表面與基材相互熔合,材料表面與基材相互熔合,形成與基體成分和性能完全不同的合金熔覆層。激光熔覆的作用不僅僅是提高材料表面層的性能,而且還能賦予它新的性能,并降低制造成本和能耗節約有限的戰略金屬元素。

  1 石油化工設備修復的特點

  1.1 石油化工生產的特性

  現代化的石化工業采用連續化大生產模式,上、下游裝置的工序緊密相聯,每個裝置生產的安穩性直接影響到上、下游裝置能否安穩生產,這對使用設備的可靠性、安全性、完好性提出了很高的要求。

  1.2 石油化工設備損壞的原因

  在石化行業中,由于機器設備長期在惡劣環境下工作,容易導致零部件的腐蝕、磨損。典型的易失效零部件包括葉輪、大型轉子的軸頸、輪盤、軸套、軸瓦等,其中許多零件價格昂貴,涉及的零部件品種很多,形狀復雜,工況差異較大。還有大型發電機組的大型轉子、動葉片與靜葉片都是需要進行強化或者修復。

  1.3 激光熔覆修復設備的優點

  大型轉子和軸類零件采用激光熔覆技術進行修復,不需要預熱工件,就可以恢復軸頸的尺寸,而且后續加工量小,不產生冶金裂紋,硬度可以達到HRC60 以上。有關資料表明,修復后的部件強度可達到原強度的90 % 以上,其修復費用不到重置價格的1/5,更重要的是縮短了維修時間,解決了石化行業中重大成套設備連續可靠運行所必須解決的轉動部件快速搶修難題。另外,對關鍵部件表面通過激光熔覆超耐磨抗蝕合金,可以在零部件表面不變形的情況下大大了提高零部件的使用壽命;對模具表面進行激光熔覆處理,不僅提高模具強度,還可以降低2/3的制造成本,縮短4/5 的制造周期。

  2 曲軸損壞的原因

  2.1 磨損

  曲軸磨損部位主要是主軸頸和連桿軸須。發動機工作時,連桿軸頸所受的綜合作用力始終作用在連桿軸頸的內側,方向沿曲軸半徑向外,造成連桿軸頸內側磨損最大,形成橢圓形。此外,連桿彎曲、氣缸中心線與曲軸中心線不垂直等原因,都會使軸頸沿軸向受力不均,而使磨損偏斜。

  2.2 擦傷或者燒傷

  曲軸表面還有可能出現擦傷與燒傷。擦傷主要是由于機油不清潔,其中較大的堅硬機械雜質在軸頸表面刻劃引起的;軸頸表面的燒傷是由于燒瓦引起的,燒瓦主要是由于潤滑不足、機油過稀、油路阻塞等原因造成的。

  2010年以來,工程機械行業市場狀況急轉,利潤大幅“跳水”。 受2008年經濟刺激政策的影響,企業產能大幅擴張,導致現在企業面臨去產能和去庫存的雙重壓力。宏觀經濟低迷、市場需求不旺也暴露出工程機械產品同質化的問題。有專家講, 制造業企業創新能力不足,其“一窩蜂”的經營理念導致產品同質化現象嚴重,從而造成行業產能過剩,企業競爭力降低。“商品賣不出去,一旦遇上市場低迷,企業就將處于低利潤甚至虧損的境地。”沒有夕陽的產業,只有夕陽的企業。市場狀況短期之內難以轉變,工程機械企業積極調整企業資本結構,推進產業升級才是王道。

  轉型升級刻不容緩

  全國人大代表王金富表示:“中國制造業已經走到了一個重要關口,高端轉型、產業升級刻不容緩”。 中國制造業一個不爭的事實已經擺在我們面前,中國制造業將在未來的發展中遭遇拐點,要么走產業升級的道路,向制造業供應鏈和價值鏈的高端延伸,要么被成本更低的地區和國家所取代。以中國周邊的越南、印度等新興發展中國家為例,其追趕競爭勢頭已經令“中國制造”在比較成本上日趨“式微”;加上美歐等發達國家“再工業化”的制造業“回歸”擠壓堵截,中國“世界工廠”這個地位恐將遭遇嚴峻考驗。而工程機械行業多種核心零部件尚不具備自主研發制造能力,市場前景堪憂。中國工程機械工業協會數據顯示,國內13家主要企業2012年整體銷售收入是3698.6億元,比2011年下降了3.68%;利潤則減少了223.43億元,降幅達到34.1%。工程機械行業2012年給出的成績已經為行業敲響了警鐘,轉型升級勢在必行。

  提高工程機械產品科附加值

  只有走轉型升級的道路才能改變工程機械行業產品同質化嚴重現象。眾所周知,不僅工程機械產品,“中國制造”都因產品技術含量低,附加值低而飽受詬病。而提高工程機械產品附加值,應從以下幾個方面入手。

  一是制造企業要從提升工程機械的制造工藝入手,加大科技研發和技術更新的力度,淘汰陳舊加工設備和工藝,同時也應不斷的吸收消化國內外的先進制造技術,重點開發設計制造所應用的先進技術和數字化加工工藝,利用先進的科技檢測手段從源頭上提高工程機械的質量,讓中國工程機械的設計、制造技術上升到一個新的臺階。目前我國的工程機械產品質量依然具備很大的提升空間,還有很多基礎工作需要去做。企業只有深耕現有的產品,提高產品的整體質量,在可靠性和技術升級方面下功夫。

  二是要利用現有科技技術發展,開發適應工程施工和礦山開采的現代化工程機械,掌控前沿科技,將領先技術如微控技術、遙控技術、聲控技術、光控技術、雷達測控技術、電磁技術、傳感器技術和衛星遙感技術等應用在工程機械上,使中國工程機械擺脫傻、大、粗的局面。中國制造企業應大膽的向遠程控制和無人化方向發展,從全球的工程機械的發展角度看下一輪工程機械的市場競爭,將是一場高新技術的搏殺,誰占領了這個制高點誰將成為這場戰爭的王者。因此工程機械研發和制造企業還要重視高新技術的擁有權,把新技術、新產品的專利權掌握在自已手中。

  三是要從高效、環保、節能角度出發,著重發展高效低耗產品,節能減排將是末來工程機械的重要指標,因此工程機械行業的參與者都要樹立這一理念,工程機械定位在高效低耗的基礎上,將是一個發展的亮點,必將帶來可觀豐厚的效益增長點,下一個工程機械產品的領頭羊必將是釆用新能源作動力的新興設備。在此同時也要考慮工程機械在作業過程中對環境和人員安全所造成的危害,重點解決噪音,震動和除塵的關鍵技術,改善設備的安全性能,把對環境污染和施工作業人員危害降到最低,產品“以人為本”也是一個被使用者選擇產品的重要標準。

  雖然我國工程機械行業已經取得不小的進步和發展,其中也不乏產量居世界前列的產品,但是我們也應該看到,工程機械行業依然是大而不強,勞動生產率及工業增加值低,低水平生產能力過剩,高水平生產能力不足,技術創新能力相對薄弱,產品技術含量和附加價值較低。提高工程機械行業在世界范圍內的競爭力,工程機械企業轉型升級,刻不容緩,勢在必行。

  不同于祁俊的謹慎觀點,中國工程機械工業協會秘書長蘇子孟則在隨后的發言中總結了我國工程機械行業發展所呈現出的六大亮點:

  第一、從全局看,行業在夯基礎、攻高端、強管理方面已取得成效

  這其中,徐工集團以“基于大型工程機械自主創新的徐工科技創新體系工程”榮獲2012年度國家科學技術進步獎二等獎。同時,徐工集團8項成果分獲中國機械工業科技進步一、二、三等獎。其中,徐工建機“1000噸、2000噸履帶起重機關鍵技術及產業化”項目喜獲一等獎,徐工科技“大噸位裝載機及其核心技術的研發”、徐工筑路“GR150M平地機”、徐工基礎“XZ3000水平定向鉆機”、徐工重型“多功能舉高噴射消防車關鍵技術攻關及產業化”4項成果獲二等獎。中聯重科混凝土機械公司的《碳纖維復合材料臂架系列泵車及其關鍵技術》項目,獲中國機械工業科技進步一等獎。

  另外,行業在“兩化融合”方面也取得了成就。工業和信息化部公布了國家級信息化和工業化深度融合示范企業(2012年)名單,其中徐工集團、中聯重科、三一重工、柳工機械、福田雷沃國際重工等工程機械企業入選。

  第二、行業得到了國家政策的大力支持,具體包括:重大關鍵零部件進口免稅政策的探討,關鍵液壓件協同平臺的建設,以及對企業技術改造項目的支持等。

  近日,協同平臺第一批對接項目已經啟動。經過國家工信部、中國工程機械工業協會、中國液氣密協會及專家的層層篩選,安徽博一憑借在液壓系統和液壓元件研發、生產、制造方面的優勢成功入選平臺成員單位,并成為幾家平臺項目戰略合作簽約對接單位。

  第三、行業去庫存工作取得較大進展

  以重卡行業為例,據媒體報道,在經歷了2010~2011年年初的瘋狂后,行業受累于持續供過于求的局面,整車企業的去庫存周期自2011年起已經持續了兩年。如今,從各方的調查來看,情況似乎正在好轉。近日,平安證券就表示,始于2011年4月份的去庫存周期即將結束,重卡銷量降幅將逐季收窄,并預計在2013年的二季度同比轉正,而目前重卡行業庫存的規模可能在12萬輛左右,相當于一個銷售淡季的銷量。另據調查顯示,部分企業經銷商的庫存已經處于歷史低位,壓車現象正在逐步改善。事實上,部分重卡經銷商對于在今年二季度消化掉2012年的存貨也頗有信心。有券商研究員表示,從調研的結果來看,現在的庫存處于一個比較正常的水平,甚至2月份已經出現了補庫存的情況。

  第四、產能增長過快的勢頭得到了抑制,企業擴能勢頭減緩

  一些行業企業過去制定了三期工廠的建設計劃,最近都進行了修改,縮減成一期或者二期計劃。行業企業將主要精力放在技術改造以及科研開發上。

  第五、市場回暖信號增強

  雖然現在行業企業的新增訂單還沒有明顯見長,但環比已經開始出現增長。

  第六、國際市場預期增長

  在德國舉行的慕尼黑工程機械展覽會,去年有些企業報名參加,后來中途退出,不過今年又恢復了參展。目前各參展商正在積極備戰,協會的組織參展工作也正在有序進行中。這些都充分說明了業內企業對國際市場的信心。

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