抽油桿激光熔覆修復(fù)加工流程詳解

一、前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行抽油桿激光熔覆修復(fù)加工之前，前期準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。首先，要對(duì)抽油桿進(jìn)行全面細(xì)致的預(yù)處理，這就如同搭建房屋前要夯實(shí)基礎(chǔ)一樣。清洗是第一步，采用專業(yè)的清洗設(shè)備和清洗劑，去除抽油桿表面附著的油污、泥沙、原油等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果不清除干凈，就會(huì)像在原本干凈的畫布上潑灑了污漬，影響后續(xù)熔覆層與基體的結(jié)合質(zhì)量。除銹也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抽油桿長(zhǎng)期在井下工作，表面不可避免地會(huì)生銹，銹層的存在不僅會(huì)降低熔覆層的附著力，還可能在熔覆過程中產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷?？梢允褂没瘜W(xué)除銹劑或機(jī)械除銹方法，如噴砂、打磨等，將銹層徹底去除，使抽油桿表面露出金屬光澤。

除油同樣不容忽視，油污會(huì)阻礙激光能量的傳遞，影響合金粉末的熔化和鋪展，進(jìn)而降低熔覆層的質(zhì)量。通過有機(jī)溶劑清洗或堿液清洗等方式，確保抽油桿表面無油污殘留。

在完成清洗、除銹、除油等預(yù)處理工作后，根據(jù)抽油桿的材質(zhì)和具體使用要求，選擇合適的激光熔覆粉末成為了另一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)。不同的材質(zhì)和使用環(huán)境對(duì)熔覆層的性能要求各異，例如，在高腐蝕環(huán)境下，需要選擇具有良好耐腐蝕性的合金粉末，如含有鎳、鉻等元素的合金粉末;在高磨損環(huán)境中，則要選擇硬度高、耐磨性好的粉末，如 WC 增強(qiáng)的合金粉末。同時(shí)，粉末的粒度、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性等物理性能也需要綜合考慮，以確保在激光熔覆過程中能夠均勻地輸送和熔化，與基體實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。

二、預(yù)熱處理

完成前期準(zhǔn)備后，接下來就是預(yù)熱處理環(huán)節(jié)。預(yù)熱對(duì)于抽油桿激光熔覆修復(fù)加工有著重要意義，它就像運(yùn)動(dòng)員比賽前的熱身運(yùn)動(dòng)，能夠讓抽油桿更好地適應(yīng)后續(xù)的加工過程。預(yù)熱的主要目的是降低熔覆過程中基體與熔覆層之間的溫度梯度，減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生，從而有效避免熔覆層出現(xiàn)裂紋、剝落等缺陷。

在實(shí)際操作中，有多種工具可以用于預(yù)熱，常見的有電阻加熱爐和火焰焊

預(yù)熱的溫度一般控制在 300℃ - 450℃之間，這個(gè)溫度范圍經(jīng)過大量實(shí)踐驗(yàn)證，能夠在保證降低熱應(yīng)力的同時(shí)，避免因溫度過高導(dǎo)致基體組織發(fā)生過度變化。預(yù)熱的長(zhǎng)度至少要達(dá)到 200mm，這樣可以確保熔覆起始端有足夠的熱緩沖區(qū)域，減少起始端的應(yīng)力集中。預(yù)熱時(shí)間通常為 0.5h - 2h，具體時(shí)間會(huì)根據(jù)抽油桿的直徑、材質(zhì)以及預(yù)熱工具的加熱功率等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如，對(duì)于直徑較大的抽油桿，需要適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間，以保證其內(nèi)部也能達(dá)到均勻的預(yù)熱溫度。

三、熔覆操作

當(dāng)預(yù)熱處理完成后，就進(jìn)入到了核心的熔覆操作階段。在這個(gè)階段，激光熔覆設(shè)備就像是一位技藝精湛的工匠，精心打造著抽油桿表面的熔覆層。使用專業(yè)的激光熔覆設(shè)備，通過送粉裝置將預(yù)先選擇好的金屬粉末均勻地輸送到抽油桿表面。這一過程中，送粉裝置的精度和穩(wěn)定性至關(guān)重要，它直接影響著粉末的輸送量和分布均勻性，就如同廚師在烹飪時(shí)精準(zhǔn)地控制調(diào)料的添加量一樣。

與此同時(shí)，高能激光束聚焦在抽油桿表面，瞬間釋放出巨大的能量，使到達(dá)的金屬粉末迅速熔化。在高溫下，熔化的合金粉末與抽油桿基體表面的一薄層材料相互擴(kuò)散、融合，隨后快速凝固和冷卻，逐漸在抽油桿表面形成一層緊密結(jié)合的熔覆層。這個(gè)熔覆層就像是為抽油桿穿上了一層堅(jiān)固的鎧甲，賦予其優(yōu)異的性能。熔覆層的厚度一般要求≥1.5mm，這樣的厚度既能保證修復(fù)后的抽油桿具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，又能滿足實(shí)際使用中的各種工況要求 。在熔覆過程中，還需要精確控制激光的功率、掃描速度、光斑直徑等參數(shù)，這些參數(shù)的微小變化都可能對(duì)熔覆層的質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。例如，激光功率過高可能導(dǎo)致熔覆層過熱、燒損，功率過低則可能使粉末熔化不完全，影響結(jié)合強(qiáng)度;掃描速度過快會(huì)使熔覆層厚度不均勻，過慢則會(huì)降低生產(chǎn)效率。

四、后續(xù)處理

熔覆操作完成后，并不意味著整個(gè)修復(fù)加工過程的結(jié)束，后續(xù)處理工序同樣不可或缺。后續(xù)處理的目的是進(jìn)一步優(yōu)化修復(fù)后的抽油桿的性能和精度，使其完全符合使用要求。

打磨是常見的后續(xù)處理工序之一，經(jīng)過熔覆后的抽油桿表面可能存在一些不平整的地方，如熔覆層的凸起、表面的氧化皮等。通過打磨，可以去除這些瑕疵，使抽油桿表面更加光滑平整，達(dá)到所需的尺寸精度和表面粗糙度要求。打磨過程中，需要根據(jù)抽油桿的材質(zhì)和熔覆層的特性選擇合適的打磨工具和工藝參數(shù)，避免對(duì)熔覆層造成損傷。

檢測(cè)也是必不可少的環(huán)節(jié)，采用多種檢測(cè)手段對(duì)修復(fù)后的抽油桿進(jìn)行全面檢測(cè)，如外觀檢測(cè)、尺寸測(cè)量、硬度測(cè)試、探傷檢測(cè)等。外觀檢測(cè)主要檢查熔覆層表面是否有裂紋、氣孔、剝落等缺陷;尺寸測(cè)量確保抽油桿的各項(xiàng)尺寸符合設(shè)計(jì)要求;硬度測(cè)試可以評(píng)估熔覆層的硬度是否達(dá)到預(yù)期，從而判斷其耐磨性能;探傷檢測(cè)則能夠發(fā)現(xiàn)內(nèi)部可能存在的缺陷，如未熔合、夾渣等，確保抽油桿在使用過程中的安全性和可靠性。只有通過嚴(yán)格的檢測(cè)，確認(rèn)抽油桿各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求后，才能將其投入到實(shí)際生產(chǎn)中使用。