Para resolver el problema del desgaste severo de la superficie y la dificultad de reparación durante el proceso de revisión, se utilizó la tecnología de revestimiento láser para remanufacturar la superficie desgastada del eje del reductor. Se estudiaron los efectos del revestimiento láser en la microestructura metalográfica, la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la superficie del eje del reductor. Los resultados muestran que después de remanufacturar el eje del reductor desgastado mediante revestimiento láser, la capa de revestimiento de la superficie es fina y densa, y el rendimiento de la capa de revestimiento mejora significativamente. La resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión son aproximadamente 2.5 veces y 2 veces mayores que las del sustrato del eje del reductor, respectivamente. La tecnología de revestimiento láser tiene amplias perspectivas de aplicación en la remanufactura de ejes del reductor.

El reductor se compone principalmente de piezas de transmisión (engranaje o sinfín), eje, cojinete, carcasa y sus accesorios [1]. La práctica de producción muestra que con el funcionamiento a largo plazo del reductor, la superficie del eje del reductor es propensa al desgaste. Cuando el eje del reductor se desgasta hasta cierto punto, hará que el equipo deje de funcionar normalmente. Una vez que esto sucede, es necesario reemplazar el eje del reductor o reparar y remanufacturar su superficie. Aunque reemplazar el eje del reductor puede restaurar el rendimiento del reductor, este método tiene limitaciones. Por un lado, cuando el período de mantenimiento es corto, el eje del reductor para reemplazo puede no llegar a tiempo; por otro lado, el costo de reemplazar el eje del reductor es alto. Por lo tanto, en los últimos años, la reparación y remanufactura de la superficie del eje del reductor se ha estudiado y aplicado ampliamente en la práctica. En la actualidad, las tecnologías de reparación y remanufactura comúnmente utilizadas para la superficie del eje del reductor incluyen el enchapado con cepillo, la soldadura de reparación, la pulverización térmica, etc. Aunque se han logrado buenos efectos de aplicación, todavía existen algunas deficiencias. Por ejemplo, la tecnología de enchapado con cepillo se utiliza en la superficie del eje del reductor, y el recubrimiento de enchapado con cepillo obtenido tiene un espesor limitado y es fácil de pelar [2]; se utiliza la tecnología de soldadura de reparación, y la temperatura es alta durante el proceso de remanufactura, lo que genera estrés térmico y una gran zona afectada por el calor, que es fácil de causar grietas o grietas en la superficie del eje; se utiliza la tecnología de pulverización térmica, y el recubrimiento de pulverización térmica obtenido se une mecánicamente al sustrato del eje del reductor, y la fuerza de unión no es alta [3], y el recubrimiento tiene poros y una alta porosidad. Tecnología de revestimiento láser es una tecnología de modificación de superficies que se ha aplicado cada vez más en aplicaciones industriales en los últimos años. Tiene las ventajas de una pequeña zona afectada por el calor, una pequeña deformación, un bajo consumo de material, un bajo coste, es limpia y no contamina [4-6]. Para el eje del reductor con un desgaste severo, es factible utilizar la tecnología de revestimiento láser para remanufacturar su superficie. El eje del reductor en reparación en una determinada empresa estaba muy desgastado. Era difícil restaurar su tamaño utilizando métodos técnicos tradicionales. Si el eje se personalizaba del fabricante, tomaría alrededor de 2 meses. Para cumplir con los requisitos del período de mantenimiento, tecnología de revestimiento láser Se utilizó para reparar y remanufacturar la superficie desgastada del eje reductor para restaurar su rendimiento y extender la vida útil del eje reductor.

1 Materiales y proceso de prueba
1.1 Materiales y equipos de prueba
Los materiales de prueba son el eje reductor de un transportador de rasqueta reparado por una determinada empresa y polvo de revestimiento láser. En vista del hecho de que la falla del eje reductor se debe principalmente al desgaste de la superficie, al seleccionar el polvo de revestimiento láser, para asegurar el efecto de reparación y remanufactura del eje reductor, en primer lugar, se consideran los requisitos de resistencia al desgaste de la superficie del eje reductor y, en segundo lugar, se considera el costo de la reparación y remanufactura del revestimiento láser. Además, también deben considerarse las condiciones de uso del eje reductor. Teniendo en cuenta todos los factores anteriores, se selecciona el polvo a base de Fe para revestimiento láser para la prueba, y su composición se muestra en la Tabla 1 a continuación.
Al seleccionar el equipo de prueba, de acuerdo con la eficiencia del revestimiento láser, la calidad de reparación y remanufactura del revestimiento láser, el costo y otros factores, el láser se selecciona como un tipo semiconductor con una potencia nominal de 4 kW y un modelo de equipo de IGJR-4.

1.2 Proceso de prueba
El principal proceso de prueba de remanufactura de la superficie del eje reductor mediante tecnología de revestimiento láser es el siguiente.
(1) Pretratamiento de la superficie
Se limpia la superficie desgastada del eje del reductor y se eliminan completamente el aceite, la escoria de carbón y otros residuos de la superficie. La capa de fatiga en la superficie exterior del eje del reductor se tornea con un torno CNC y se tornea limpiamente hasta que no haya puntos de corrosión ni rayones. El espesor de torneado general es de 0.5 a 1.0 mm.
(2) Medición de dimensiones y formulación de parámetros
Las dimensiones del eje reductor después del torneado se miden con un calibrador vernier, y el espesor de la capa de revestimiento láser se calcula de acuerdo con los requisitos de dimensión de ensamblaje del eje reductor, y se formulan los parámetros de prueba de revestimiento láser, como se muestra en la Tabla 2.
(3) Revestimiento láser
Antes del revestimiento láser, la superficie del eje del reductor se limpia con etanol anhidro y, después del secado, se realiza el revestimiento láser de acuerdo con los parámetros de revestimiento láser establecidos. La figura 1 muestra el proceso de revestimiento láser del eje del reductor. La figura 2 muestra la morfología de la superficie del eje del reductor después del revestimiento láser.
(4) Mecanizado
Para cumplir con los requisitos de ensamblaje del eje del reductor, es necesario mecanizar el eje del reductor después del revestimiento láser. La prueba utiliza primero un torno CNC CK61100 para tornearlo. Después del torneado, no hay rayones, picaduras ni otros defectos en la superficie, y se reserva un margen de procesamiento de 0.1 mm; luego, la superficie del eje del reductor se pule con una pulidora cilíndrica externa hasta que se cumplan los requisitos de tamaño y rugosidad de la superficie del eje del reductor. La Figura 3 muestra la morfología de la superficie final del eje del reductor después del mecanizado.

(5) Inspección de calidad y prueba de rendimiento
El eje del reductor mecanizado se somete a una inspección de calidad, donde se inspecciona el tamaño con un calibrador vernier, la rugosidad con un medidor de rugosidad y los defectos como poros y grietas se inspeccionan mediante pruebas de penetración (PT). El efecto de reparación y remanufacturación del revestimiento láser del eje del reductor se juzga principalmente mediante el análisis de la microestructura y la prueba de rendimiento de la capa de revestimiento.

Análisis del efecto de reparación y remanufactura del eje reductor mediante revestimiento láser
2.1 Análisis de microestructura
La microestructura de la capa de revestimiento láser del eje reductor después de la remanufactura del revestimiento láser se muestra en la Figura 4.
Como se muestra en la Figura 4, la morfología de la microestructura de la capa de revestimiento láser (área blanca brillante) del eje reductor es obviamente diferente de la del sustrato (área oscura a la derecha). La capa de revestimiento láser y el sustrato están estrechamente conectados, y la interfaz es un cristal plano, lo que indica que los dos están unidos metalúrgicamente. Independientemente de la parte superior, media o inferior de la capa de revestimiento láser, los granos son relativamente pequeños en general. La razón principal es que el revestimiento láser es un proceso de calentamiento y enfriamiento rápido, y el tiempo de acción es relativamente corto, por lo que los granos no tienen tiempo para crecer [7-8]. La capa de revestimiento tiene una estructura fina y densa, lo que ayuda a mejorar las propiedades mecánicas integrales de la capa de revestimiento. Además, en la Figura 4, existen ciertas diferencias morfológicas en la microestructura de diferentes posiciones de la capa de revestimiento. La parte media de la capa de revestimiento muestra una morfología de dendrita obvia. Esto se debe principalmente a que el gradiente de temperatura en la parte media de la capa de revestimiento se reduce en relación con la parte inferior de la capa de revestimiento y la tasa de solidificación aumenta, de modo que los cristales planos finos formados en la parte inferior de la capa de revestimiento crecen gradualmente hasta convertirse en dendritas. Sin embargo, según la teoría de la solidificación, las dendritas no pueden crecer todo el tiempo. Cuanto más cerca de la parte superior de la capa de revestimiento (el lado más a la izquierda en la Figura 4), mayor es la influencia del aire y la morfología de las dendritas desaparece gradualmente.

2.2 Análisis de dureza
La prueba de dureza Rockwell se realizó cinco veces en la superficie de la capa de revestimiento láser del eje del reductor utilizando un probador de dureza Rockwell HR-150A. La norma de referencia de prueba GB/T230.1-2018 “Prueba de dureza Rockwell de materiales metálicos, parte 1: método de prueba”. La tabla 3 muestra los resultados de la prueba de dureza de la capa de revestimiento láser del eje del reductor.

Como se muestra en la Tabla 3, los valores de dureza de los cinco puntos de prueba de la capa de revestimiento láser en la superficie del eje reductor del transportador rascador no son muy diferentes, y la dureza promedio alcanza los 50.02 HRC. Una dureza alta es beneficiosa para la resistencia de la superficie y la resistencia al desgaste del eje reductor. De acuerdo con la relación entre las propiedades del material, la capa de revestimiento láser tiene una alta dureza y una fuerte capacidad para resistir la deformación y la antidestrucción. Al mismo tiempo, el valor de dureza también es uno de los indicadores importantes para medir la resistencia al desgaste [9-10]. Después de que el eje reductor se repara y remanufactura mediante tecnología de revestimiento láser, la capa de revestimiento láser de la superficie tiene una alta dureza, lo que ayuda a mejorar el rendimiento de la superficie del eje reductor y mejora el efecto de aplicación de la remanufactura del revestimiento láser.

2.3 Análisis de resistencia al desgaste
La prueba de resistencia al desgaste utiliza la máquina de prueba de desgaste abrasivo MLG-130 para realizar tres grupos de pruebas de comparación de la capa de revestimiento y el sustrato del eje del reductor. La prueba se basa en la norma JB/T7705-1995 “Método de prueba de desgaste abrasivo suelto con rueda de goma”. La figura 5 muestra los resultados de la prueba de comparación de la resistencia al desgaste entre la capa de revestimiento láser y el sustrato del eje del reductor.

Como se muestra en la Figura 5, la pérdida de masa por desgaste de la capa de revestimiento láser del eje reductor y el sustrato son diferentes. Los resultados de las pruebas de comparación de resistencia al desgaste de la capa de revestimiento y el sustrato de los tres grupos de ejes reductores de transportadores rascadores son consistentes, y la pérdida por desgaste del sustrato es mayor que la pérdida por desgaste de la capa de revestimiento. Este resultado no solo muestra que la pérdida por desgaste del sustrato es mayor en las mismas condiciones de prueba, y la tecnología de revestimiento láser puede mejorar la resistencia al desgaste de la superficie del eje reductor, sino que también refleja indirectamente que las diferentes microestructuras de la capa de revestimiento láser y el sustrato conducen a diferencias en la resistencia al desgaste. En los tres grupos de pruebas de comparación de resistencia al desgaste, la pérdida por desgaste promedio del sustrato del eje reductor fue de aproximadamente 0.65 g, y la pérdida por desgaste promedio de la capa de revestimiento en la superficie del eje reductor después de la reparación y remanufactura del revestimiento láser fue de aproximadamente 0.28 g. Con las mismas normas y condiciones de prueba de desgaste, la pérdida por desgaste de la capa de revestimiento láser sobre la superficie del eje del reductor es aproximadamente 2/5 de la del sustrato del eje del reductor. Se puede considerar aproximadamente que la resistencia al desgaste de la capa de revestimiento láser sobre la superficie del eje del reductor es 2.5 veces mayor que la del sustrato del eje del reductor.

2.4 Análisis de resistencia a la corrosión
La prueba de resistencia a la corrosión utilizó la caja de prueba de corrosión por pulverización de sal LRHS-412-RY para realizar cinco grupos de pruebas de pulverización de sal neutra (pruebas NSS) en el sustrato del eje del reductor y la capa de revestimiento. La norma de referencia de prueba GB/T10125-2012 “Prueba de corrosión en atmósfera artificial por pulverización de sal”. Las condiciones de prueba específicas son: la concentración de masa de la solución de cloruro de sodio es de 50 g/L, el pH de la solución de pulverización es de 6.5-7.2, la presión de pulverización es de 120 kPa y el tiempo de prueba es de 48 h. Después de la prueba, los productos de corrosión se eliminan por completo y se lavan con etanol, y la pérdida de masa se mide después de un secado completo. La Figura 6 muestra los resultados de la prueba de comparación de resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento láser del eje del reductor y el sustrato.

Como se puede ver en la Figura 6, la pérdida de masa por corrosión de la capa de revestimiento láser del eje reductor es diferente a la del sustrato. Los resultados de los cinco grupos de pruebas de comparación de resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento y el sustrato del eje reductor son consistentes, y la pérdida de masa por corrosión del sustrato es mayor que la pérdida de masa por corrosión de la capa de revestimiento, lo que indica que, en las mismas condiciones de prueba, la masa por corrosión del sustrato es mayor y la resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento láser del eje reductor es mejor. La razón de la diferente pérdida de masa por corrosión se debe principalmente a que la microestructura y la morfología de la capa de revestimiento láser del eje reductor son diferentes a las del sustrato, y la capacidad para resistir la corrosión es diferente. En los cinco grupos de pruebas de comparación de resistencia a la corrosión, la pérdida de masa por corrosión promedio del sustrato del eje reductor es de aproximadamente 0.44 g. Después de la reparación y remanufactura del revestimiento láser, la pérdida de masa por corrosión promedio de la capa de revestimiento en la superficie del eje reductor es de aproximadamente 0.21 g. Con las mismas normas y condiciones de prueba de corrosión, la pérdida de masa por corrosión de la capa de revestimiento láser en la superficie del eje del reductor es aproximadamente la mitad de la del sustrato del eje del reductor. Se puede considerar aproximadamente que la resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento láser en la superficie del eje del reductor es el doble de la del sustrato del eje del reductor.

Conclusiones 3
La tecnología de revestimiento láser ha logrado buenos resultados de aplicación en la reparación y remanufactura de la superficie del eje del reductor. Después de que la superficie del eje del reductor del transportador rascador se reparó y remanufacturaron mediante tecnología de revestimiento láser, los granos en el medio de la capa de revestimiento láser eran dendritas, los granos generales eran pequeños y la estructura era densa, la dureza de la superficie de la capa de revestimiento alcanzó 50.02HRC, la resistencia al desgaste de la capa de revestimiento fue aproximadamente 2.5 veces la del material base del eje del reductor, y la resistencia a la corrosión fue aproximadamente 2 veces la del material base. Se puede ver que la tecnología de revestimiento láser puede resolver eficazmente el problema del desgaste de la superficie del eje del reductor, no solo puede restaurar el rendimiento del eje averiado y extender la vida útil del eje del reductor, sino que también tiene bajos costos de reparación y remanufactura, ahorro de energía y reducción de emisiones, y tiene amplias perspectivas de aplicación.