一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法技术

本发明专利技术提供了一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，包括下面步骤：对损伤部位进行表面清理和检测损伤处裂纹深度及宽度；对缺陷部位进行合金粉末填充，并利用连续激光器进行熔焊处理；对激光熔焊修复部位进行激光合金化处理；对激光合金化处理后的表面进行激光脉冲冲击改性。常温下对受损伤零件表面进行除油和除锈处理，并用丙酮清洗干净；对零件损伤部位进行表面损伤检测，确定其损伤裂纹的区域和大小。选用合金粉末对损伤裂纹处进行填充和压实；用连续激光器对零件缺陷部分进行激光熔焊修复，同时通惰性气体保护；激光熔焊结束后对损伤零件表面焊接突出部分抛光。本发明专利技术可以解决在后期脱落的问题，焊接形成马氏体转变产生的压应力大。

A compound treatment method for laser repair and reinforcement of crack region

The invention provides a laser repairing and strengthening crack area composite processing method, comprising the following steps: surface cleaning and detection of crack depth and width of damage on the injury site; the defect part is alloy powder filling, and welding processing using continuous laser; laser welding repair parts of laser alloying on; laser surface alloying of the laser pulse impact modified. At normal temperature, the surface of the damaged parts was degreasing and derusting, and cleaned by acetone. The surface damage of parts was detected, and the area and size of the damaged cracks were determined. The alloy crack is filled and compacted with alloy powder. The defect parts of the parts are repaired by laser welding, and inert gas protection is adopted. After laser welding, the surface of the damaged parts is welded and highlighted. The invention can solve the problem of falling off at the later stage, and the pressure stress produced by the welding of martensitic transformation is large.

【技术实现步骤摘要】
一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法
本专利技术涉及机械制造与材料处理的激光修复
，特别涉及一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法。
技术介绍
在汽车制造、航空航天、电子科技等领域,核心零部件在工作中，裂纹是一种很常见的缺陷，裂纹直接影响钢材的力学性能和耐腐蚀性能。因此采用修复技术对存在裂纹缺陷的部件进行修复,延长其使用寿命,可获得可观的经济效益。目前的裂纹修补方法误差较大，修复后留有疤痕，表面不平整，修复效果不理想。且常规加工方法中的焊接变形，热影响区大，易出现热裂纹，使用过程中易产生脱落、开裂等问题，有效解决了激光熔覆过程中易产生的裂纹、气孔等内部缺陷问题本专利技术采用的激光焊接技术快速缝合修复裂纹及缺陷，不存在后期脱落的问题，而且由于焊接形成的组织非常细小，焊接形成马氏体转变产生的压应力大，表面的裂纹和缺陷可以通过熔化过程焊合，在随后进行的激光合金化过程中形成的合金层可增强硬度达到1100HV以上，耐磨性提升至少2.5倍，工艺简单，性价比高，最后利用激光冲击强化作用，强激光诱导的冲击波力学效应对表层进行冲击，其形成的残余压应力层能有效地消除材料内部的应力集中和抑制裂纹的萌生和扩展，能够显著提高金属零件的疲劳寿命，专利号为CN192489879A的中国专利公开了一种泵类零部件的微细裂纹快速修复延寿方法，该方法主要是单一利用激光冲击波的力效应对泵类壳体微细裂纹进行冷冲击强化，实现冲击波力效应所喷涂的涂料含10-60％复合钦粉或片状锌粉的40-120um涂层，然该方法使用的修复材料为钦粉或锌粉价格昂贵，修复成本高，且对泵类零部件的裂纹采用单一的激光冲击波力效应冷强化修复，修复材料与基体的结合度难以保证。专利号为CN101821489A的中国专利公开了一种修复涡轮转子叶片同时抑制由于焊接导致的裂纹产生的方法，该方法主要通过堆焊技术在翼片的被损坏部分焊接覆盖金属；敲击在翼片和覆盖金属之间的边界区域以检测裂纹；然后执行固溶处理以修复涡轮转子叶片的翼片的破坏；然而该方法所采用的堆焊技术热影响区大，冲淡率大，焊层厚而不匀且加工余量大。专利号为88109746.2的中国专利公开了激光修复金属铸件表面缺陷工艺的方法，通过激光作用在金属铸件的表面缺陷处的基体材料和其修复材料上，实现表面缺陷的快速修复。但利用表面修复材料在强激光下进行修复一方面修复材料与基材的结合强度低，在随后的使用中可能发生脱落，甚至造成二次损伤，另一方面此方法对其修复后的材料硬度影响小，基本维持原材料硬度。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，可以解决在后期脱落的问题，而且由于焊接形成的组织非常细小，焊接形成马氏体转变产生的压应力大，表面的裂纹和缺陷可以通过熔化过程焊合，在随后进行的激光合金化过程中形成的合金层可增强硬度达到1100HV以上，耐磨性提升至少2.5倍，工艺简单，性价比高，最后利用激光冲击强化作用，强激光诱导的冲击波力学效应对表层进行冲击，其形成的残余压应力层能有效地消除材料内部的应力集中和抑制裂纹的萌生和扩展，能够显著提高金属零件的疲劳寿命。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，包括下面步骤：S01：对损伤部位进行表面清理和检测损伤处裂纹深度及宽度；S02：对缺陷部位进行合金粉末填充，并利用连续激光器进行熔焊处理；S03：对激光熔焊修复部位进行激光合金化处理；S04：对激光合金化处理后的表面进行激光脉冲冲击改性。进一步，所述S01步骤具体如下：常温下对受损伤零件表面进行除油和除锈处理，并用丙酮清洗干净；对零件损伤部位进行表面损伤检测，确定其损伤裂纹的区域和大小。进一步，所述S02步骤具体如下：选用合金粉末对损伤裂纹处进行填充和压实；调整连续激光器参数，用连续激光器对零件缺陷部分进行激光熔焊修复，同时通惰性气体保护；激光熔焊结束后对损伤零件表面焊接突出部分抛光。进一步，所述S03步骤具体如下：将合金粉末混合黏着剂均匀涂刷在激光熔焊部位，且多层涂刷；利用连续激光器在熔焊部位连续加热至熔焊部位表层熔化，调整连续激光器参数，利用连续激光器进行激光合金化处理，同时通惰性气体保护。进一步，所述S04步骤具体如下：丙酮清洗、干燥后在熔焊部位粘贴吸收层；将工件放在工作台上,将其定位好后用夹具装置夹紧；调整脉冲激光器参数，对材料进行激光冲击。进一步，所述多层涂刷厚度为0.2-0.3mm。进一步，所述连续激光器参数为：激光功率为3000W，扫描速度为8mm/s。进一步，所述连续激光器参数为：激光器功率为3000W，扫描速度为6mm/s。进一步，所述脉冲激光器参数为：激光能量为10J，光斑直径为5mm，搭接率为50％，扫描速度为6mm/s。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，可形成普通合金化方法难以获得的特殊性能的表面合金层，并优化表面应力分布，大幅度提高表面的硬度和耐磨性等综合性能。2.本专利技术所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，可满足工件的多种性能要求，这种复合处理方法适用于表面强化改性处理，提高工件硬度、耐磨性、耐蚀性、疲劳强度。3.本专利技术所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，复合处理后修复效果好，操作简单效率高，复合处理后工件基本不变形、外观均匀。4.本专利技术所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，达到环保性优异效果，没有任何污染，避免采用回炉、冶炼等回收方式时对环境的二次污染是绿色的再制造。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，包括下面步骤：S01：对损伤部位进行表面清理和检测损伤处裂纹深度及宽度；具体为：常温下对受损伤零件表面进行除油和除锈处理，并用丙酮清洗干净，防止进入熔焊过程中夹杂物和缺陷，影响熔焊的质量和缝合效果；其中所述的常温为25℃左右；对零件损伤部位进行表面损伤检测，确定其损伤裂纹的区域和大小。S02：对缺陷部位进行合金粉末填充，并利用连续激光器进行熔焊处理；具体为：选用合金粉末对损伤裂纹处进行填充和压实；调整连续激光器参数，连续激光器参数为：激光功率为3000W，扫描速度为8mm/s。用连续激光器对零件缺陷部分进行激光熔焊修复，同时通惰性气体保护；激光熔焊结束后对损伤零件表面焊接突出部分抛光。S03：对激光熔焊修复部位进行激光合金化处理；具体为：将合金粉末混合黏着剂均匀涂刷在激光熔焊部位，且多层涂刷，所述多层涂刷厚度为0.2-0.3mm。利用连续激光器在熔焊部位连续加热至熔焊部位表层熔化，调整连续激光器参数，连续激光器参数为：激光器功率为3000W，扫描速度为6mm/s，利用连续激光器进行激光合金化处理，同时通惰性气体保护。S04：对激光合金化处理后的表面进行激光脉冲冲击改性。具体为：丙酮清洗、干燥后在熔焊部位粘贴吸收层，吸收层使用黑胶布，约束层使用水；将工件放在工作台上,将其定位好后用夹具装置夹紧；调整脉冲激光器参数，脉冲激光器参数为：激光能量为10J，光斑直径为5mm，搭接率为50％，扫描速度为6mm/s，对材料进行激光冲击。最后，对强化后的零件进行表面修整，使其达到表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，其特征在于，包括下面步骤：S01：对损伤部位进行表面清理和检测损伤处裂纹深度及宽度；S02：对缺陷部位进行合金粉末填充，并利用连续激光器进行熔焊处理；S03：对激光熔焊修复部位进行激光合金化处理；S04：对激光合金化处理后的表面进行激光脉冲冲击改性。

【技术特征摘要】
1.一种激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，其特征在于，包括下面步骤：S01：对损伤部位进行表面清理和检测损伤处裂纹深度及宽度；S02：对缺陷部位进行合金粉末填充，并利用连续激光器进行熔焊处理；S03：对激光熔焊修复部位进行激光合金化处理；S04：对激光合金化处理后的表面进行激光脉冲冲击改性。2.根据权利要求1所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，其特征在于，所述S01步骤具体如下：常温下对受损伤零件表面进行除油和除锈处理，并用丙酮清洗干净；对零件损伤部位进行表面损伤检测，确定其损伤裂纹的区域和大小。3.根据权利要求1所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，其特征在于，所述S02步骤具体如下：选用合金粉末对损伤裂纹处进行填充和压实；调整连续激光器参数，用连续激光器对零件缺陷部分进行激光熔焊修复，同时通惰性气体保护；激光熔焊结束后对损伤零件表面焊接突出部分抛光。4.根据权利要求1所述的激光修复和强化裂纹区域的复合处理方法，其特征在于，所述S03步骤具体如下：将合金粉末混合黏着剂均匀涂刷在激光熔焊部位，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任旭东，杨雪情，王长驰，童照鹏，任云鹏，张新洲，陈兰，孙建荣，李琳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32