一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，以小口径管道为基体，采用激光熔覆在管道内表面磨损处熔覆耐磨涂层，经表面粗化处理后，进行内壁等离子热喷涂，最后在管道两端口采用激光重熔工艺，将涂层与基体进行坡口倒角重熔，以增强端口涂层与基体的结合力。

A Remanufacturing Pipeline Based on Inner Wall Thermal Spraying and Laser Cladding and Its Preparation Method

The present invention relates to a kind of inner wall plasma thermal spraying and laser cladding remanufacturing pipeline and its preparation method. The small diameter pipeline is used as the matrix, and the wear-resistant coating is cladded on the inner surface of the pipeline by laser cladding. After surface roughening treatment, the inner wall plasma thermal spraying is carried out. Laser remelting process is used at the two ends of the pipeline to remelt the coating and the matrix at the chamfer angle. Enhance the bonding force between the port coating and the substrate.

【技术实现步骤摘要】
一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法
本专利技术涉及一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，尤其涉及一种利用激光熔覆和内壁热喷涂工艺修复以及采用激光重熔管道端口的方法，增强修复涂层与基体的结合力。
技术介绍
工业及国防领域很多管道，例如发动机汽缸、发动机喷管、炮管、液压缸、石油管道等，其内壁往往面临高温、磨损、冲蚀等工况，这些严苛的环境很容易造成管道的失效而报废，并因此大大增加了生产成本。而管道的修复再制造能够为企业节约大量的成本。目前工业上常用的管道修复方法有填充内衬管，例如汽车发动机汽缸，由于承受高温、高压冲击合活塞的往复摩擦，是磨损较为严重的零部件，使用铸钢套，可以降低缸套内壁的磨损，减轻发动机的重量，延长发动机的使用寿命。使用内衬管相当于外加了一个零部件，同时又要保证内衬管与原管道的贴合，应用范围非常受限。另外，工业上还利用钢质修补剂，先在内壁上击打多个凹孔，涂抹钢质修补剂后，并进行密闭加热保温的方法用于修复缸筒，例如修复千斤顶外缸。钢质修补剂适用于少量及点状磨损的管道。工业上还采用热喷涂技术进行修复再制造管道，但是由于单一热喷涂工艺存在涂层与基体结合力差等缺陷，并且管道端面由于内磨件的进出，极容易出现新的磨损。因此，开发一种涂层结合力高，适用面相对广的内壁管道修复再制造方法将非常有工程意义。
技术实现思路
为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，可以实现对管道内壁修复，同时提高管道端面涂层与基体的结合力。本专利技术的技术方案是：一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，以小口径管道为基体，经过管道两端端面倒角处理、内表面粗化、预热处理后，采用激光熔覆在管道内表面磨损处熔覆耐磨涂层，经表面粗化处理后，进行内壁等离子热喷涂，最后在管道两端口采用激光重熔工艺，将涂层与基体进行坡口倒角重熔，以增强端口涂层与基体的结合力。本专利技术所述的再制造管道及其制备方法包括以下步骤：(1)以管道为基体，对管道两端口进行倒角或圆角处理，对基体内表面粗化处理，对管道进行预热处理；(2)采用激光熔覆在磨损处进行熔覆修复；(3)采用内壁热喷涂工艺在基体内表面喷涂金属或复合粉末涂层；(4)采用激光重熔方法，在管道两端口倒角处进行激光重熔，以增强端口涂层与基体的结合力。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(1)中对管道两端口倒45°-75°角，倒角距离为2mm-10mm，或圆角处理，圆角半径为2mm-10mm。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(1)中表面粗化主要为喷砂，粗化后内表面粗糙度在0.8μm-3μm范围。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(1)中对管道进行100℃-200℃的预热处理，处理时间范围为30min-60min。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(2)中激光熔覆的激光功率范围为1KW-4KW，多道搭接，搭接率为20％-50％。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(2)中激光熔覆粉末为Fe基自熔性合金粉末所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(3)中内壁热喷涂工艺可以为超音速热喷涂、等离子热喷涂工艺，喷涂厚度为0.2mm-0.8mm。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(3)中内壁热喷涂涂层材料为铁基及镍基合金粉末。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(4)中激光重熔功率为1KW-3KW，光斑直径为3mm-8mm，光斑扫描速度为100mm/min-900mm/min，搭接率为30％-70％。所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于步骤(4)中激光光束与管道端面倒角平面成65°-90°。本专利技术所述的基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，首先采用激光熔覆的方法对内表面磨损处进行修复，同时结合内壁热喷涂的方法在内壁表面形成一层均匀涂层，并对管道两端端面处进行激光重熔，使涂层与基体形成冶金结合。本专利技术解决了小口径金属管道内壁修复再制造铁基或镍基涂层，管状零件熔覆及喷涂长度一般大于500mm，内径范围为70mm-300mm，结合力不小于80MPa，涂层致密度小于0.5％，同时，激光重熔管道两端端面倒角，使得涂层与基体的结合力不小于60MPa，从而使零件得以再利用。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。实例1将内径为70mm，长度为420mm的汽缸两端端面分别倒45°角，倒角距离为3mm，内表面进行喷砂粗化，得到内表面粗糙度为1.3μm，放到加热炉内预热30min，设置温度为100℃。首先采用2KW的激光功率进行熔覆处理，采用氩气气体保护，多道搭接，搭接率为33％。激光熔覆的粉末选用Fe45粉末牌号。激光熔覆填充磨损处后，进行粗珩磨，进而采用等离子热喷涂方法，选用Ni35牌号粉末，Ar流量35L/min，H2流量20L/min，送粉率20g/min，喷涂厚度0.4mm。在倒角处，使用2KW的激光器，光束垂直照射倒角，光斑直径调整为5mm，光斑扫描速度为500mm/min，搭接率为30％。通过对汽缸样品进行检测，激光熔覆涂层结合力105MPa，涂层致密度0.3％，两端端面倒角涂层与基体进行了冶金，结合力为83MPa。实例2将内径为110mm，长度为350mm的千斤顶外缸两端端面分别倒圆角，倒角距离为2mm，内表面进行喷砂粗化，得到内表面粗糙度为0.6μm，放到加热炉内预热40min，设置温度为120℃。首先采用3KW的激光功率进行熔覆，采用氩气作为保护气体，多道搭接，搭接率为40％。激光熔覆的粉末选用30％Fe35+70％Ni45粉末牌号。激光熔覆填充磨损处后，进行粗珩磨，进而采用等离子热喷涂方法，选用Ni455牌号粉末，Ar流量40L/min，H2流量25L/min，送粉率30g/min，喷涂厚度0.6mm。在倒角处，使用3KW的激光器，光束垂直照射倒角，光斑直径调整为7mm，光斑扫描速度为600mm/min，搭接率为40％。通过对千斤顶外缸样品进行检测，激光熔覆涂层结合力120MPa，涂层致密度0.4％，两端端面倒角涂层与基体进行了冶金，结合力为95MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)以管道为基体，对管道两端口进行倒角或圆角处理，对基体内表面粗化处理，对管道进行预热处理；(2)采用激光熔覆在磨损处进行熔覆修复；(3)采用内壁热喷涂工艺在基体内表面喷涂金属或复合粉末涂层；(4)采用激光重熔方法，在管道两端口倒角处进行激光重熔，以增强端口涂层与基体的结合力。

【技术特征摘要】
1.一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)以管道为基体，对管道两端口进行倒角或圆角处理，对基体内表面粗化处理，对管道进行预热处理；(2)采用激光熔覆在磨损处进行熔覆修复；(3)采用内壁热喷涂工艺在基体内表面喷涂金属或复合粉末涂层；(4)采用激光重熔方法，在管道两端口倒角处进行激光重熔，以增强端口涂层与基体的结合力。2.根据权利要求1所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的对管道两端口倒45°-75°角，倒角距离为2mm-10mm，或圆角处理，圆角半径为2mm-10mm。3.根据权利要求1所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的表面粗化主要为喷砂，粗化后内表面粗糙度在0.8μm-3μm范围。4.根据权利要求1所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造管道及其制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的对管道进行100℃-200℃的预热处理，处理时间范围为30min-60min。5.根据权利要求1所述的一种基于内壁热喷涂和激光熔覆再制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大猛，孙宁，武润，翟鹏远，
申请(专利权)人：清华大学，中国兵器工业新技术推广研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11