本发明涉及激光修复技术领域，特别涉及一种轴类零件现场修复的方法。
背景技术：
核电循环冷却水系统(crf)的功能是通过两条独立的进水渠给每台机组的凝汽器和辅助冷却水系统(sen)提供冷却海水，并将循环水通过虹吸井排到大海中。循环水泵是核电站流量最大的泵，具有惊人的液体输送能力，以阳江核电站为例，其循环水泵流量为30.8m3/s，相当于每秒输送重达31.7吨的海水。由此可见，核电crf泵轴是在高压、高速、海水腐蚀的环境条件下服役的，工作一段时间后，在泵轴轴颈、轴套或者法兰部位都有可能会产生磨损、腐蚀等缺陷。
一台核电crf循环泵价值在几百至上千万元，若是因为一些较小的缺陷而造成无法使用或存在安全隐患不得不更换循环泵，显然会造成很大的经济浪费，而且工期会很长，检修停工一天产生的经济损失高达数百万元。目前，传统的轴类修复方法，例如堆焊、气保焊、埋弧焊、氩弧焊、热喷涂等修复技术，都存在一定的问题。其中，热喷涂是将涂层与工件表面通过机械结合在一起，使得泵轴与修复层结合强度不高容易剥落；而堆焊、气保焊、埋弧焊等的方法会使得泵轴热影响区大变形大，从而影响其动平衡或损伤泵轴原有性能。
激光修复是利用激光将合金粉末与工件表层熔化冷却凝固在一起，修复层与工件时冶金结合，相对于热喷涂，结合强度提高很多。但是，现有技术中的轴类激光修复都无法在现场进行修复操作，都需要将轴运到激光厂家的车间进行修复，拆下来发到检修厂进行修复也会产生很大的时间经济损失。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种轴类零件现场修复的方法。本发明提供的方法可实现轴类零件的现场修复，缩短了修复工期，同时减小了热影响区范围。
本发明提供了一种轴类零件现场修复的方法，包括以下步骤：采用气载喂料同轴送粉的方式在轴类零件表面输送熔覆材料，用机械手固定激光熔覆头，通过机械手的移动实现对轴类零件不同损伤部位的激光修复。
优选的，所述熔覆材料包括如下质量含量的组分：铬24～26％，钼8～10％，铌4～6％，铁2～5％，钴0.5～1％，碳0.1～0.2％，以及余量的镍。
优选的，所述熔覆材料的粒度为100～200目。
优选的，所述送粉的气体为惰性气体。
优选的，所述惰性气体的流量为2～4l/min。
优选的，所述送粉的粉体流量为20～30g/min。
优选的，所述激光修复的功率为600～800w。
优选的，所述激光熔覆头的移动速度为3～5mm/s。
优选的，所述激光熔覆头的聚焦镜与轴类零件表面的距离为150～180mm。
优选的，所述激光修复前对轴类零件进行预处理，所述预处理依次包括去污、探伤和磨修。
本发明提供了一种轴类零件现场修复的方法，包括以下步骤：采用气载喂料同轴送粉的方式在轴类零件表面输送熔覆材料，用机械手固定激光熔覆头，通过机械手的移动实现对轴类零件不同损伤部位的激光修复。本发明采用气载喂料同轴送粉方式进行激光修复，减小热影响区范围，提高修复层的质量和粉末利用率；泵轴无需拆卸和转动，利用机械手带动激光熔覆头对泵轴缺损部位进行熔铸修复，实现了轴类零件的现场修复，工艺简单效率高，缩短了修复工期。
并且，轴类零件经本发明提供的方法现场修复后，修复层与泵轴结合强度高，不脱落；修复后泵轴变形小，表面精度高，无裂纹气孔等缺陷，热影响区小，不改变基体组织；且耐磨性和耐腐蚀性要强于原有材料。实验结果表明，轴类零件经本发明提供的方法现场修复后，表面粗糙度达到8μm，跳动1～2m，表面耐磨性和耐腐蚀性较原材料提高了一倍。
具体实施方式
本发明提供了一种轴类零件现场修复的方法，包括以下步骤：采用气载喂料同轴送粉的方式在轴类零件表面输送熔覆材料，用机械手固定激光熔覆头，通过机械手的移动实现对轴类零件不同损伤部位的激光修复。在本发明中，所述同轴送粉能够减少熔覆层气孔，减小热影响区范围，提高修复层的质量和粉末利用率。
在本发明中，所述轴类零件优选为循环泵泵轴，更优选为核电循环冷却水系统(crf)循环泵泵轴。在本发明中，所述轴类零件的材质优选为双相不锈钢，更优选为cr18型不锈钢、cr23型不锈钢、cr22型不锈钢或cr25型不锈钢，最优选为00cr22ni5mo3n、cr23ni4n、cr25ni6mo3cu2n0.2或cr25ni7mo3.7n0.3。
在本发明中，所述熔覆材料优选包括如下质量含量的组分：铬24～26％，钼8～10％，铌4～6％，铁2～5％，钴0.5～1％，碳0.1～0.2％，以及余量的镍，更优选为铬24.5～25.5％，钼8.5～9.5％，铌4.5～5.5％，铁3～4％，钴0.6～0.8％，碳0.14～0.18％，以及余量的镍，最优选为铬25％，钼9％，铌5％，铁3.5％，钴0.7％，碳0.15％，以及余量的镍。在本发明中，所述熔覆材料中通过添加cr，ni元素提高耐磨性和耐腐蚀性；添加一定量的碳元素与合金元素生成碳化物合金相，通过弥散强化和固溶强化提高修复层强度和耐磨性。
在本发明中，所述熔覆材料的粒度优选为100～200目，更优选为120～180目，最优选为140～160目。本发明对所述熔覆材料的制备的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备合金粉体的方法即可。在本发明中，所述熔覆材料优选通过熔体雾化制备得到。
在本发明中，所述送粉的气体优选为惰性气体，更优选为氩气或氮气。在本发明中，所述惰性气体的流量优选为2～4l/min，更优选为2.5～3.5l/min，最优选为2.8～3.2l/min。在本发明中，所述送粉的粉体流量优选为20～30g/min，更优选为22～28g/min，最优选为24～26g/min。在本发明中，所述惰性气体能够防止熔融合金的氧化，所述送粉的气体流量和粉体流量能够进一步提高熔覆层的质量，提高修复层的性能。
本发明对所述激光修复的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的激光熔覆设备即可。在本发明中，所述激光修复的装置优选为1064nm的二极管光纤耦合输出连续激光器。
在本发明中，所述激光修复的功率优选为600～800w，更优选为650～750w，最优选为680～720w。在本发明中，所述激光熔覆头的移动速度优选为3～5mm/s，更优选为3.5～4.5mm/s，最优选为3.8～4.2mm/s。在本发明中，所述激光熔覆头的聚焦镜与轴类零件表面的距离优选为150～180mm，更优选为160～170mm，最优选为165mm。在本发明中，所述激光熔覆头在机械手带动下相对于泵轴移动，通过控制移动速度控制损伤区的扫描时间；当所述损伤区面积或深度大时，在上述范围内选择较低的移动速度以提高扫描时间。本发明优选在修复层完全盖住损坏部位，并稍稍高出损伤部位周边的基准面时停止对该损伤部位的激光修复。
本发明优选在激光修复前对轴类零件进行预处理，所述预处理依次包括去污、探伤和磨修。本发明对所述去污的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的合金去污的技术方案即可。在本发明中，所述探伤优选为渗透探伤。在本发明中，所述探伤能够获取泵轴表面的缺陷分布和疲劳层信息，提高激光修复的准确性。
本发明对所述磨修的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的磨修的技术方案即可。在本发明中，所述磨修能够将泵轴表面的缺陷和疲劳层去除。
本发明优选在激光修复后对所述激光修复后的轴类零件进行表面加工。本发明对所述表面加工的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够用于现场施工的表面加工的技术方案即可。在本发明中，所述表面加工优选包括磨制。在本发明中，所述表面加工使轴类零件的修复区域恢复原始尺寸。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的轴类零件现场修复的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
某核电厂，检修发现crf循环泵泵轴轴颈处存在磨损和腐蚀损伤，磨损处尺寸φ440，磨损长度300mm，磨损深度0.5mm，泵轴材质为双相不锈钢00cr22ni5mo3n。
对磨损表面清洗去污并探伤，通过磨修逐步去除缺陷处和疲劳层；
选用200目的镍基合金粉末，成分重量百分比为：铬25％、钼8.5％、铌5％、铁2.4％、钴0.8％、碳0.2％和余量为镍，进行激光修复；
激光光源采用波长为1064nm的二极管光纤耦合输出连续激光器，激光功率800w，激光扫描速度为5mm/s，工件距离加工头聚焦镜180mm，利用氩气气载粉末同轴送粉进行激光修复，气体流量为2l/min，粉体流量为20g/min；同轴熔覆头固定于机械手上，对机械手编程让熔覆头沿磨损面轴向方向逐条搭接扫描；
熔覆完毕采用气动打磨再精磨至轴径尺寸为440，表面探伤无缺陷，经过一年多时间的运转，没有发生脱落起皮等不良状况，运转正常。
对修复后区域与原始轴类进行耐磨性测试，在同样的试验条件下，修复层磨损损失质量3mg，原材料磨损损失质量6mg，提高了一倍。
实施例2:
福建某核电厂，检修发现crf循环泵法兰部位有一些腐蚀处细孔和一些较大的蚀坑，细孔有七八处，大小在0.5～2mm之间，蚀坑有两三处，大小在10～20mm之间，泵轴材料同为双相不锈钢(00cr25ni7mo4n)。
对细孔进行气动打磨，再对蚀坑内粗糙处气动打磨，然后清洗探伤打磨缺陷，选用100目镍基合金粉末，成分重量百分比为：铬26％、钼8％、铌4％、铁2％、钴0.5％和余量为镍，进行激光修复；
激光光源采用波长为1064nm的二极管光纤耦合输出连续激光器，激光功率600w，激光扫描速度为3mm/s，工件距离加工头聚焦镜150mm，利用氩气气载粉末同轴送粉进行激光修复，气体流量为4l/min，粉体流量为30g/min；同轴熔覆头固定于机械手上，在对细孔修复时，让加工头对准细孔送粉出光2秒，在对蚀坑进行修复时，对机械手编程让熔覆头沿蚀坑面逐条逐层搭接扫描；
熔覆完毕采用气动打磨再精磨至原始尺寸，表面探伤无缺陷，经过两年多时间的运转，没有发生脱落腐蚀等状况，运转正常。
对修复后区域与原始轴类进行中性盐雾试验，同样的条件下，修复层材料的腐蚀深度在0.1mm，原材料腐蚀深度在0.25mm左右，提高了一倍。
从以上实施例可以看出，本发明提供的方法可用于核电crf泵轴现场激光修复，缩短了修复工期，具有较好的经济效益和社会效益；修复层与泵轴结合强度高、不脱落，耐磨性和耐腐蚀性要强于原有材料；变形小精度高，无裂纹气孔等缺陷，热影响区小不改变基体组织；能重复修复使用，可广泛应用于各种轴类现场机修。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。