泵轴磨损在线修复技术

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1、泵轴磨损在线修复技术一.真空泵常见问题原因分析及传统解决方案（泵轴磨损修复问题）1. 真空泵简介真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的 器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装 置。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜、造纸等行业。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几 十万、数百万升。随着真空技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽, 大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满

2、足生产和科学研究过程的要求, 由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任一种类型的真空泵都不可能完全 适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类 型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要,有时将各种真空泵按其性能要求组 合起来，以机组型式应用。常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵 等，这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。近年来，伴 随着我国经济持续高速发展，真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头，同时在真空泵应 用领域不断拓展等因素的共同拉动下，我国真空泵行业实现了持续稳定

3、地快速的发展。液环泵：虽然液环泵属于粗真空泵，但在中国的石油、化工、电力、轻纺、造纸、医药 等领域仍然有着很大的市场。在国外，液环泵的销售额占全部真空泵市场的14%，仅次于 干泵，由于液环泵大部分是铸件,加工要求也不高，属劳动密集型产品，所以国产液环泵在 价格上有竞争优势”关键是要改进设计，缩小体积”减轻重量，提高效率，降低能耗。滑阀泵：由于滑阀泵比较耐用、可靠，国内外各种真空炉、镀膜机以及干燥、浸渍等设 备都是用滑阀泵作为前级泵，但是滑阀泵铸件重,加工工作量较大,所以国外各真空厂都在 中国寻找合作伙伴。为了使国产滑阀泵能够进入国际市场，必须进一步降低泵的振动噪声, 杜绝喘由和漏油,提高滑阀泵

4、长期运行的可靠性。直联旋片泵傩着真空技术在各个应用领域的不断扩大，直联旋片泵的需求量越来越大。 由于这种泵数量很多，加工装配工作量很大,价格又很低，所以有的国外真空厂商在中国建 立专业厂。国产中小型直联旋片泵在技术上已经过关，价格又远比国外的泵便宜，所以国产 泵仍然有竞争优势，关键是要解决轴封漏油以及旋片材料和真空泵油的性能质量问题，确保 直联泵在高速、高温下性能稳定和运行可靠,同时还要进一步提高国产直联旋片泵抽除水蒸 气的能力。罗茨泵：从国外罗茨泵生产情况来看，国外几家大公司，如Leybold、Balzers. Alcatelk Edwards和ULVAC ,他们各家罗茨泵的销售额占全球罗茨

5、泵销售额的比例都没超过5% ,这5家总计才20% ,罗茨泵产量不大，但国外罗茨泵的价格远比国产泵要高得多。国内外 几乎所有大型或小型的高真空和中真空系统，为了缩短抽气时间、提高生产效率都配有罗茨 泵，所以国产罗茨泵一定要在占领国内市场基础上设法进入国际市场另外，还要考虑到有些 国家和地区的电源频率为60Hz ,更要确保罗茨泵在提高转速的情况下长期运行的可靠性。国内气冷式直排大气罗茨泵进展很快，技术上已经成熟。由于这种泵在排气口的下面装 有气体冷却器，其中一部分被冷却的气体通过管道返回泵腔以冷却转子，从而使压缩热得到 平衡，所以这种泵可以直排大气。为了满足不同极限真空度的要求，这种泵可以串联使用

6、, 一般前面加一台气冷式直扌非大气罗茨泵，所达到的极限真空要比前级泵高一个数量级。这种 泵由于在泵腔内没有工作介质，实际上也是属于干泵。这种气冷式直排大气罗茨泵及机组已 经在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期 运行的考验，所以应该在国内大力推广和应用。分子泵：分子泵在国外半导体领域里的许多工艺场合是用来代替低温泵，尤其是溅射、 刻蚀和LCVD等装置都采用复合分子泵和牵引泵作为主泵。由于分子泵对水蒸气的抽速仅为同口径低温泵抽速的四分之一所以分子泵的排气时间 比低温泵长。为了提高抽速，国外在分子泵的入口狈9装一个130弋J5(TC的低温冷板， 称之为低温分

7、子泵，水蒸气被低温板捕获，其他气体则由分子泵抽走。这种低温分子泵在真 空镀膜装置上应用，既提高了生产效率又改善了膜层质量。随着中国半导体工业、薄膜产业 和科学硏究事业迅速发展，分子泵应该是中国真空泵制造业发展的重点。首先,分子泵要从 小到大建立完整系列，以满足不同场合的需要。干泵：国外干泵市场的不断增长，其主要驱动来自于半导体行业、化学工业、薄膜产业 的迅速发展。在日本，半导体行业已全部用干式真空泵代替油封式机械泵,欧美半导体行业45%以上用干式真空泵代替了油封式机械泵，大大提高了产品的性能和质量。为了满足不 同应用领域W不同工况的要求，国外有多级罗茨真空泵、多级爪式真空泵、螺杆式真空泵、 涡

8、旋式真空泵、往复式活塞真空泵以及涡轮式无油真空泵等。极限压力从10Pa10-2Pa, 抽數 20m3/h 500m3/ho水环泵：水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000-40 OOPa ,串联大气喷射器可达270670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是 属于低压的压缩机，其压力范围为l-2xlO5Pa表压力。水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品 等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空 蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞 跃

9、发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故 可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水环的上部内表 面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)o此时叶轮轮毂与水环 之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以 叶轮的下部0。为起点,那么叶轮在旋转前180。时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气 口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由 大变小，使气体被压缩；当小腔与排

10、气口相通时,气体便被排出泵外。2. 真空泵常见的问题：(1) 真空泵轴轴承位和轴承室磨损；(2) 壳体冲刷，配合间隙增大，工作效率降低；(3 )介质腐蚀。3真空泵轴承位磨损的主要原因分析(1) 配合尺寸原因，主要是取决于机加工时的误差导致。(2) 装配原因，取决于装配工艺及技术手段。(3) 轴承润滑不好；(4) 轴承使用原因，轴承在使用过程温度过高,同时承受轴向力和径向力作用,导致轴与 轴承之间过盈尺寸金属疲劳而出现配合间隙，一旦出现配合间隙就使得轴承与轴之间产生相 对运动而加剧磨损，严重时使得轴和轴承报废，造成恶性事件。4真空泵轴磨损传统解决方案(1) 补焊机加1/喷涂:补焊机加工工艺修复真

11、空泵轴承位磨损的可实施几率非常小，原因是首先补焊机加工工 艺本身存在致命缺陷,无法实施现场修复，且本身容易导致轴的变形及热应力集中的风险。 另外对于大型真空泵体积过于庞大，完全拆除运输到机加工企业的可能性非常小，企业需要 付出巨额的维修费用及承担长时间的停机停产损失，所以企业一般不予采用。(2) 在线电刷镀工艺：在线刷镀工艺是企业常用的在线修复工艺,因为此工艺对于单边磨损量小于0.3mm的 轴修复具有一定的优势。但是电刷镀工艺对于现场情况要求苛刻，首先要求磨损必须均匀, 刷镀过程中才能保证同心度要求，同时轴承位单边磨损量一旦超过0.3mm ,其电刷镀工艺 的优势将不复存在。电刷镀工艺随着刷镀厚

12、度的增加,其刷镀效率将成倍的递减,且刷镀层过厚，吏用过程 中容易脱落。真空泵轴承位的磨损一般都比较严重，发现磨损后一般单边磨损量均已经超过 0.3mm ,且多数磨损不均匀，因此电刷镀工艺的应用受到极大的限制。(3) 打麻点,应急处理:这种解决工艺只能针对于单边磨损量小于0.5mm ,且磨损均匀的情况，作为企业的一个应急检修手段。三、索雷工业碳纳米聚合物材料修复技术修复真空泵轴磨损问题1. 索雷工业修复技术修复真空泵轴磨损的优势：(1) 工艺简单,效率高：可实施在线修复,只需拆除轴承和轴承室即可，一般8小时内完 成修复。同时除了在线工装修复轴承位磨损工艺外，索雷工业碳纳米聚合物具有优异的机械 加工性能，满足车、铢、刨、磨等工艺的要求；(2) 对于单边磨损量和磨损的均匀程度无严格要求,只要轴的基本强度满足运行使用,均 可实现在线修复；(3) 碳纳米聚合物复合材料具有优异的抗压性能,耐高温性和粘结力,完全满足真空泵的 运行环境；(4 )结合索雷工业修复技术，修复后轴承或者套的内径与轴表面的配合完全达到100% , 避免了点接触和间隙的产生。同时碳纳米聚合物材料具有优异的可退让性能，避免了类 似金属疲劳磨损性质的产生；2. 索雷工业在线修复真空泵轴承位磨损示意图备注：除了在线工装修复轴承位磨损工艺外，索雷工业碳纳米聚合物具有优异的机械加 工性能，满足车、铳、刨、磨等工艺的要求。