摘 要

在各种国际性交通运输和贸易往来之中，航运一直为国际经济的繁荣发展和世界文化的交融做着十分重要的贡献。正因为航运事业在现代生活中是如此的重要，解决船舶发展和营运过程中存在的各种问题一直受到人们的关注和研究。船舶艉轴作为船舶轴系的一个重要部分，它的运行情况对船舶起着至关重要的作用。

在现实生活中，很多船舶往往由于艉轴出现故障而损失惨重。随着各种修复技术的进步和发展，尤其是热喷涂技术在船舶部件修复中的运用，很大程度上节省了修复的时间和精力，并且能有效延长船机部件的使用寿命。

本论文具体针对失效的船舶艉轴，在搜集相关资料之后，分析其存在的失效形式以及失效的原因，结合对于每一种失效形式可以选择的修复方法，分析并制定出一套切实可行的艉轴修复工艺过程，选用当前工业零件修复中运用广泛且效果优良的热喷涂技术，通过使用高速电弧喷涂的修复工艺，设计并制作耐磨、耐腐蚀的喷涂涂层，确定涂层加工方法和加工参数，恢复失效艉轴使用性能，以延长船舶艉轴使用寿命，提高经济效益。

关键词：船舶艉轴;热喷涂；高速电弧喷涂；耐磨、耐腐涂层

Abstract

Among all kinds of international transportation and trade, shipping has always made a very important contribution to the prosperity and development of international economy and the integration of world culture.Just because shipping is so important in modern life, people have been paying attention to and studying how to solve various problems in the development and operation of ships.As an important part of ship shaft system, ship stern axis plays a vital role in ship’s operation.

In our daily life, many ships often suffer heavy losses due to stern shaft failure.With the progress and development of all kinds of repair technology, especially the application of thermal spraying technology on parts of the ship’s repair, greatly save the repair time and energy, and can prolong the service life of ship machine parts effectively .

This paper specific to the failure of ship stern shaft, after collecting relevant data, analyzing the failure modes and failure reasons of its existence, combining each failure modes and the methods of repair, analyzing then formulate a set of feasible stern shaft repair process, choose the thermal spraying technology which widely used in industrial components repair current with excellent effect, through the use of the high speed of electric arc spraying technology, designing making the production of wear-resisting, corrosion resistance of the spray coating, choosing the coating processing methods and processing parameters, repairing failure stern shaft , so that prolong the service life of ship stern shaft, improve the economic benefit.

Key Words：Ship's stern shaft;The thermal spraying;High speed arc spraying;Wear-resistant, corrosion resistant coating.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 再制造技术及其在船舶艉轴修复中的应用 1

1.2.1 再制造技术 1

1.2.2 船舶艉轴再制造技术研究现状 2

1.3 基本内容 2

1.4 研究方案 2

第2章 船舶艉轴失效机理分析 4

2.1 磨损失效 6

2.2 裂纹失效 8

2.3 腐蚀失效 9

第3章 船舶艉轴再制造工艺制定 11

3.1 再制造方法分析 11

3.2 再制造方案的确定 13

3.3 艉轴再制造工艺过程的制定 13

第4章 船舶艉轴防腐耐磨涂层设计与制备 14

4.1 热喷涂工艺方法的选择与确定 14

4.2 涂层材料的选择 15

4.3 底层材料的选择 17

4.4 涂层厚度的确定 17

4.5 高速电弧喷涂参数的选择 18

4.6 涂层制备过程 19

第5章 船舶艉轴裂纹的修复 21

5.1 裂纹检查 21

5.2 裂纹再制造方法 21

5.3 裂纹的再制造 22

第6章 船舶艉轴涂层加工方法与加工参数的选择 23

6.1 涂层的车削加工 24

6.1.1 车削刀具的确定 24

6.1.2 车削速度的确定 25

6.1.3 吃刀深度的确定 25

6.1.4 走刀量的确定 26

6.2 涂层的研磨抛光 26

第7章 结论 28

致谢 29

参考文献 30

第1章 绪论

1.1 背景和意义

在各种国际性交通运输和贸易往来之中，航运一直为国际经济的繁荣发展和世界文化的交融做着十分重要的贡献。航运事业在现代生活中扮演着一种不可替代的重要角色，因此关注船舶发展和解决船舶营运过程中存在的各种问题是非常必要的。尤其是船舶动力装置，作为船舶运作过程中的核心部分，更应该加倍关注和研究。而船舶艉轴，作为直接与船舶螺旋桨相连，将船舶主机运作产生的功率传递给推进装置——螺旋桨的重要部件，其工作条件的特殊性，使得其失效变得频繁，而每年因为各种失效形式所造成的经济损失也是相当惊人。因此，如何对失效的船舶艉轴进行有效的修复，让其恢复使用性能，并尽可能地延长其使用寿命，是各船运及其相关行业及其关注的问题。而船舶艉轴的修复工艺长久以来也一直是人们重点研究的对象。船舶艉轴主要存在着磨损、裂纹、腐蚀三种失效形式。目前主要运用热喷涂的工艺方法，将耐磨和耐腐蚀性能良好的喷涂材料喷涂在船舶艉轴表面进行修复，并使用一系列加工程序使其恢复到原始圆度、圆柱度、表面形貌、表面粗糙度等形状精度和尺寸精度，同时满足其使用要求。热喷涂工艺技术是将丝状、棒状或粉末状材料加工到熔化或者软化的状态，并且使其进一步加速雾化，然后沉积到要喷涂的零件或者基体材料上。许多的金属、氧化物、难熔化合物，甚至于有机塑料都可以用热喷涂技术，使其喷涂到各种各样的金属或者非金属基体上。热喷涂技术除了作为表面处理的一种工艺方法，在零部件的表面获得不同性能的防护层外，还可以在预成型的临时基体材料上，喷涂一定厚度，再用化学的或者机械的方法，把临时基体材料除去而制成产品。

1.2 再制造技术及其在船舶艉轴修复中的应用

1.2.1 再制造技术

21世纪，全球经济高速发展，但同时，由于人类对于自然资源的任意开发，以及对于自然资源的无偿利用，使得生态破坏、资源浪费和资源短缺、环境污染等一系列重大问题出现。人们渴望找到一种能够节约资源而又绿色环保的发展方式，因此，以优质、高效、节材、节能为目标的先进的制造技术得到了快速的发展，再制造技术越来越受到国内外专家的重视。再制造技术作为一种以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、 节材、环保为目标，用先进的技术和产业化生产手段，来修复、改造废旧产品的技术，它在世界各种行业中的运用变得越来越广泛，它对世界发展也变得越来越重要。在再制造技术的一系列技术措施中，主要是表面处理技术^[1]。

1.2.2 船舶艉轴再制造技术研究现状

在船舶艉轴的再制造技术中，目前主要是运用焊补技术对艉轴裂纹进行修复，运用热喷涂的方式对磨损和腐蚀进行修复。在热喷涂方式中，主要有普通的电弧喷涂、高速电弧喷涂、等离子喷涂，丝材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、亚音速喷涂、超音速喷涂等。而可用的喷涂材料更是各种各样。目前国内外常采用的涂层材料主要有:马氏体不锈钢丝、自粘结“不锈钢”型复合料、镍基粉末及镍铝复合粉末、铜合金、蒙乃尔合金、碳钢丝、奥氏体不锈钢丝、铁基粉末等。在每种不同的喷涂材料之中，由于喷涂材料与基体材料性能的差异性，所获得的涂层结合强度也是各不相同，另外，不同的喷涂方法也由于喷涂原理的不同直接影响喷涂涂层的质量。

1.3 基本内容

本课题的主要任务就是通过对船舶艉轴失效形式以及其再制造技术过程的学习和研究，从实用性、经济性、可行性等各个方面综合考虑，探求行之有效的再制造工艺，以延长船舶艉轴的使用寿命。即研究针对于艉轴裂纹的焊补方法、金属扣合法的优缺点，针对于磨损和腐蚀的热喷涂工艺中火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂超音速喷涂、亚音速喷涂等各种喷涂工艺的优缺点，及其喷涂效果的影响因素。研究各种耐磨防腐涂层的性能特点，及其性能的影响因素。探求性能优良的耐磨和耐腐蚀涂层的制备工艺。找出行之有效的船舶艉轴修复方案。

1.4 研究方案

耐磨涂层材料和耐磨涂层材料的制备：

分析失效机理，查阅相关文献，熟悉高锰钢系列、镍铬系列、耐磨合金钢系列等等耐磨材料和耐腐蚀喷涂材料的性能特点，从经济性和实用性的角度出发，制备耐磨涂层和耐腐蚀涂层材料。