旋轮表面激光强化加工成形方法技术

本发明专利技术公开了一种旋轮表面激光强化加工成形方法，旋轮选用35CrMo钢锻坯作为坯料，锻造后正火，正火温度控制在860‑880℃，保温时间为40‑60分钟；旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量；旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例大于22%；旋轮工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在250‑400℃；旋轮激光熔覆强化层进行轧制；轧制后的旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力。本发明专利技术加工的旋轮，能保持尺寸精度和表面粗糙度，承受机械磨损，防止表面出现腐蚀麻点、小裂纹、粘铝等缺陷，提高使用寿命。减少旋轮粘铝打磨时间，提高生产效率，降低制造成本，提高性能一致性。

Laser hardening forming method for rotary wheel surface

The invention discloses a processing roller surface enhanced laser forming method, roller selection of 35CrMo steel forging as blank, forging after normalizing, normalizing temperature control in 860 880 DEG C, the holding time is 40 60 minutes; for roughing roller forging blank, reserved in the specified tolerance margin of 0.5mm working face material selection of Ni625+WC2; strengthen the spinning wheel and workpiece contact surface, the ratio of WC is greater than 22%; strengthening layer of roller surface laser cladding 0.8mm thickness, welding preheating temperature control in 250 400 DEG C; the roller of laser cladding layer of roller rolling; heat treatment after rolling into heat treatment in the furnace, quenching + tempering, recrystallization and removing residual stress. The roller processed by the invention, can maintain the dimensional accuracy and surface roughness, subjected to mechanical wear, prevent surface corrosion pits, small cracks, adhesion of aluminum and other defects, improve service life. Reduce the wheel grinding time, increase production efficiency, reduce manufacturing cost, and improve performance consistency.

【技术实现步骤摘要】
旋轮表面激光强化加工成形方法
本专利技术涉及汽车轮毂加工制造领域，具体地说涉及铸旋铝合金轮毂成形旋轮的表面强化方法。
技术介绍
铸旋（铸造+旋压）铝合金轮毂以其散热快、重量轻、节能、舒适性好和外观漂亮等优点在轿车领域中得到普遍应用。其加工过程是，轮辐和厚大的轮辋采用低压铸造成形，铸态轮辋再经过强力热旋压使其成形到合适尺寸和形状。经过热旋压后，轮辋大部位金属晶粒变细，并具有明显的纤维组织，大大提高了车轮的整体强度和耐腐蚀性。轮辋强旋工艺属于变薄旋压，根据其变形程度，将变形过程分为若干道次进行，即多个旋轮按照一定的错距和轨迹线进行匹配运动，使其旋压工件满足尺寸和质量要求。旋压时，旋轮与高温工件产生强烈的高速摩擦，工件旋转速度为800转/分钟，旋轮必须在此情况下仍能保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效。失效后的旋轮造成旋压部位组织变形不均匀，性能降低和一致性较差。要求旋轮材料能承受机械磨损，同时旋轮被摩擦表面能形成薄而致密附着的氧化模，保持润滑作用，防止旋轮和被加工工件的表面之间产生粘附，减少旋轮表面进一步氧化造成的损伤。对于在高温下工作受强烈冲击载荷的旋轮，还要必须考虑其在工作温度下的高温韧性。国家知识产权局公开的公布号为CN105506530A《一种模具的表面复合强化方法》、公布号为CN104762617A《模具的激光修复方法》两件专利，公布了对模具表面进行了激光熔覆技术、感应熔涂与滚压硬化结合技术的处理。这些技术对高温高速强力摩擦的旋轮硬化还不够完善，会造成硬化层脱落、强度低、表面腐蚀出现麻点等现象。所以为了改善高速高温旋转的旋轮的耐磨性、强韧性，就要采取合适的材料和合理的生产工艺及热处理方法，使旋轮既具有高硬度又使材料中的碳化物等硬化相的组成、形貌和分布合理，又能防止腐蚀和具有良好的焊接性，来提高工件旋压部位的组织均匀和性能一致。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种旋轮表面强化成形加工方法，将激光熔覆、轧制和热处理技术结合一起，以提高旋轮表面在高温高速接触摩擦情况下，能保持其尺寸精度和表面粗糙度，承受其机械磨损，防止其表面出现腐蚀麻点、小裂纹、粘铝等缺陷，提高其使用寿命。减少旋轮粘铝打磨时间，提高生产效率，降低制造成本，提高性能一致性。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：所述轮新旋轮选用焊接性好的35CrMo钢锻坯1代替H13钢作为旋轮坯料，锻造后正火，正火温度控制在860-880℃，保温时间为40-60分钟，出炉空冷；35CrMo钢在高温下有高的蠕变强度与持久强度，具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度、淬透性良好。所述新旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量。所述的新旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例大于22%，Ni625高温合金具有对氧化和还原环境的各种腐蚀介质的抗腐蚀能力，良好的加工性和焊接性，无焊后开裂敏感性等特性。所述新旋轮在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在250-400℃，激光工艺参数为，激光功率：1800-5000W；扫描速度：3-10mm/s，光斑直径：3-6mm；搭接率：30-50%；送粉速率：5-15g/min。将上述新旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1120-1160℃，轧制力为4-5吨，有效保证激光熔覆层锻造组织的均匀性，将残余拉应力转变为残余压应力。将上述轧制后的新旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力，热处理要进行分段加热，首先加热温度为520-550℃，保温时间1-1.2小时，其次温度升至820-880℃，升温时间为0.5-1.3小时，最后保温，保温时间为1.5-2.5小时，淬火温度为850℃，淬火时间为0.5小时，回火温度为500-560℃，回火时间为0.8-1.2小时，介质均为油。对热处理后新轮进行旋轮精加工，将除工作面强化层以外的部分加工至旋轮图纸要求的尺寸和精度；将精加工后的新旋轮工作面磨削至旋轮图纸要求的尺寸和精度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）首次将激光熔覆、轧制和热处理技术结合，实现高速高温旋轮的表面强化，强化层硬度能够达到HRC80以上，提高了旋轮使用寿命；（2）经过轧制和热处理技术，提高了旋轮的抗冲击韧性，改善了旋轮金属组织，使其抗腐蚀能力提高；（3）此种工艺适合高速高温的旋轮等加工成形制造领域，工艺简单，具有较好的推广价值。附图说明图1是新旋轮激光强化成形示意图。图中：1—新旋轮35CrMo钢锻坯，2—新旋轮表面硬化层Ni625+WC。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例1。所述轮新旋轮选用焊接性好的35CrMo钢锻坯1代替H13钢作为旋轮坯料，锻造后正火，正火温度控制在860℃，保温时间为60分钟，出炉空冷。所述新旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量。所述的新旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例为25%。所述新旋轮在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在300℃，激光工艺参数为，激光功率：4000W；扫描速度：7mm/s，光斑直径：4mm；搭接率：40%；送粉速率：10g/min。将上述新旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1140℃，轧制力为4吨，有效保证激光熔覆层锻造组织的均匀性，将残余拉应力转变为残余压应力。将上述轧制后的新旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力，热处理要进行分段加热，首先加热温度为520℃，保温时间1小时，其次温度升至820℃，升温时间为0.5小时，最后保温，保温时间为2小时，淬火温度为850℃，淬火时间为0.5小时，回火温度为520℃，回火时间为0.8小时，介质均为油。对热处理后新轮进行旋轮精加工，将除工作面强化层以外的部分加工至旋轮图纸要求的尺寸和精度；将精加工后的新旋轮工作面磨削至旋轮图纸要求的尺寸和精度。经上述步骤形成的旋轮寿命为30万件，旋压部位材料性能如下表1。表1铸旋轮毂旋压部位屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率%内轮缘22229312.2轮辋22129613.4由表1可以看出，实施例1所制备旋轮对工件进行旋压后，材料性能较高，一致性好，提高了车轮整体质量。实施例2。所述轮新旋轮选用焊接性好的35CrMo钢锻坯1代替H13钢作为旋轮坯料，锻造后正火，正火温度控制在880℃，保温时间为55分钟，出炉空冷。所述新旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量。所述的新旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例为26%。所述新旋轮在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在350℃，激光工艺参数为，激光功率：4200W；扫描速度：5mm/s，光斑直径：5mm；搭接率：35%；送粉速率：12g/min。将上述新旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1150℃，轧制力为4.5吨，有效保证激光熔覆层锻造组织的均匀性，将残余拉应力转变为残余压应力。将上述轧制后的新旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力，热处理要进行分段本文档来自技高网...

【技术保护点】
旋轮表面激光强化加工成形方法，其特征在于：旋轮选用35CrMo钢锻坯作为坯料，锻造后正火，正火温度控制在860‑880℃，保温时间为40‑60分钟，出炉空冷；旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量；旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC 2， WC的比例大于22%；旋轮工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在250‑400℃，激光工艺参数为，激光功率：1800‑5000W；扫描速度：3‑10mm/s，光斑直径：3‑6mm；搭接率：30‑50%；送粉速率：5‑15g/min；旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1120‑1160℃，轧制力为4‑5吨；轧制后的旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力，热处理要进行分段加热，首先加热温度为520‑550℃，保温时间1‑1.2小时，其次温度升至820‑880℃，升温时间为0.5‑1.3小时，最后保温，保温时间为1.5‑2.5小时，淬火温度为850℃，淬火时间为0.5小时，回火温度为500‑560℃，回火时间为0.8‑1.2小时，介质均为油。

【技术特征摘要】
1.旋轮表面激光强化加工成形方法，其特征在于：旋轮选用35CrMo钢锻坯作为坯料，锻造后正火，正火温度控制在860-880℃，保温时间为40-60分钟，出炉空冷；旋轮锻造毛坯进行粗加工，在指定的工作面预留0.5mm的公差余量；旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例大于22%；旋轮工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在250-400℃，激光工艺参数为，激光功率：1800-5000W；扫描速度：3-10mm/s，光斑直径：3-6mm；搭接率：30-50%；送粉速率：5-15g/min；旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1120-1160℃，轧制力为4-5吨；轧制后的旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，进行再结晶和消除残余应力，热处理要进行分段加热，首先加热温度为520-550℃，保温时间1-1.2小时，其次温度升至820-880℃，升温时间为0.5-1.3小时，最后保温，保温时间为1.5-2.5小时，淬火温度为850℃，淬火时间为0.5小时，回火温度为500-560℃，回火时间为0.8-1.2小时，介质均为油。2.如权利要求1所述旋轮表面激光强化加工成形方法，其特征在于：旋轮锻造后正火，正火温度控制在860℃，保温时间为60分钟，出炉空冷；旋轮与工件接触表面强化层材料选取Ni625+WC2，WC的比例为25%；旋轮在指定的工作面激光熔覆0.8mm厚度的强化层，焊前预热温度控制在300℃，激光工艺参数为，激光功率：4000W；扫描速度：7mm/s，光斑直径：4mm；搭接率：40%；送粉速率：10g/min；旋轮激光熔覆强化层进行轧制，轧制温度1140℃，轧制力为4吨；将轧制后的旋轮放入热处理炉中进行热处理，进行淬火+回火处理，热处理要进行分段加热，首先加热温度为520℃，保温时间1小时，其次温度升至820℃，升温时间为0.5小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：常海平，王志学，高士友，张金，李瑞，许大维，张东辉，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13