大型动力设备关键轴类再制造技术与工程应用
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完成单位:中国石油集团济柴动力有限公司再制造分公司
登记编号:ZSCX-D4-J-1-131
登记年份:2020
发布时间:2020-09-21
该项目利用一系列自主研发的表面工程技术,以产品全周期寿命理论为指导,以实现废旧产品性能提升、循环利用为目标,对中大功率发动机磨损失效的曲轴、凸轮轴等关键零部件进行再制造,恢复其关键性能指标,满足石油钻井、铁路机车、船用和发电用中大功率发动机在高速运转、交变负载、重载和高密度负载条件下的使用要求
该项目研发了一套完整、成熟的曲轴和凸轮轴再制造工艺技术,适用范围广泛,解决了增材修复、无损检测与寿命评估、高效校直、表面强化硬化处理、高精度柔性加工、性能评价等一系列工艺问题。主要技术内容和创新点包括
(1)构建了针对中大功率发动机曲轴、凸轮轴磨损失效部位的增材再制造工艺技术体系。该体系包含的关键增材工艺包括铁基合金镀铁、等离子熔覆、高速电弧喷涂和冷焊等,再结合自主研发的多种预处理和后处理技术手段,解决了磨损失效部位增材、并保证全轴形变和表面质量控制标准不低于新品的技术难题。最大程度地延长零件全周期使用寿命,实现多次循环利用
(2)建立了再制造零部件无损检测与寿命评估系统。针对中大功率发动机,提出了曲轴、凸轮轴等关键零部件电磁、超声多信息融合无损检测方法,研制了曲轴、凸轮轴疲劳损伤与缺陷无损检测技术装备,开发了零部件再制造性能无损评价算法与软件系统,显著提高了中大功率发动机再制造零部件的质量控制精度,为零部件再制造性能评价提供科学依据
(3)研发成功针对凸轮轴的逆向修复加工技术。综合运用凸轮升程和相位角检测设备、数据处理软件、加工程序编写软件和高精度数控磨削设备,解决了无图产品加工难题,可将增材修复后的失效部位尺寸精确地恢复至新品标准
该项目获得 授权专利 4件,其中发明专利 2件;机械行业标准 1项;获得工信部认定的再制造产品 4种;发表论文 4篇,再制造技术专著 1部;相关技术成果获得中国石油天然气集团 C QC 成果二等奖、全国石油和化学工业联合会 QC 成果二等奖、沧州市科技进步一等奖。其衍生技术也推动了发动机其他零部件和整机的再制造技术水平提升。和国外同类技术相比,该项目可将曲轴、凸轮轴回用率提高 20%以上,配件互换率 100%,硬度和耐磨性指标优于新品,平均寿命可达 5—6 个大修期
项目已累计取得经济效益 3700多万元。2013年,产品进入工信部再制造产品目录。同年,工信部印发《内燃机再制造推进计划》确定济柴为内燃机再制造重点示范企业。2016 年,济柴再制造分公司被工信部列为全国第二批机电产品再制造试点单位
该项目取得一系列工艺技术创新,解决了制约我国钻井用、船用以及其他非道路用中大功率发动机再制造的难题,提升了我国在中大功率发动机再制造领域的技术水平,高度契合了国家构建循环经济的战略需要,为国家大力发展机电产品再制造工程,实现 循环经济、节能 减排和可持续发展提供了有力支持