一种激光熔覆强化离心辊的制备方法技术

本发明专利技术提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，其包括以下步骤：S1、对离心辊进行预处理：将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，并对车削后表面进行清洗，去除氧化皮、杂质以及油污；S2、配制耐高温磨损耐岩浆冲刷的合金粉末；S3、将离心辊安装于大功率半导体激光器的加工机床上，通过激光扫描同步输送到位的合金粉末，利用合金粉末对离心辊工作辊面进行表面激光熔覆；S4、对激光熔覆层进行着色探伤，之后对激光熔覆层进行磨削加工；S5、将经过激光熔覆强化的离心辊包装待用。本发明专利技术采用激光数控加工系统，实现强化制备过程的自动化，保证了产品质量均一，其制备的强化离心辊使用寿命达到传统堆焊不锈钢离心辊的使用寿命3倍以上。

A preparation method of centrifugal roll strengthened by laser cladding

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆强化离心辊的制备方法
本专利技术涉及金属表面工程
，特别是涉及一种激光熔覆强化离心辊的制备方法。
技术介绍
岩棉、矿棉、硅酸铝板、矿渣棉行业中四辊离心机是核心设备之一，由于工况条件复杂，离心辊承受高温熔岩的冲蚀、烧蚀、磨损和高速热疲劳，寿命很短。工作中，出炉的岩石熔体温度往往在1460摄氏度左右，熔体经流到离心辊中的工作辊时，温度在1300-1400摄氏度之间，采用堆焊不锈钢强化的离心辊寿命最高仅能达到72小时，传统堆焊强化的离心辊使用寿命短，直接影响岩棉、矿棉等生产线的连续生产，以及产品质量和企业成本。如何提高四辊离心机中离心辊的耐高温磨损、耐岩浆冲刷、耐烧蚀性能，进而提高其使用寿命，成为关系岩棉、矿棉、硅酸铝板、矿渣棉等行业生产运行连续性、可靠性和安全性的关键问题之一。激光熔覆技术是利用激光在金属基体上熔覆金属粉末来形成具有耐磨、耐热、抗氧化等功能的涂层。相比于传统的堆焊、等离子、喷焊等金属表面改性技术，激光熔覆技术具有以下优点：熔覆层在快速冷却和凝固的条件下，其组织一般具有平衡的组织结构，组织细化；熔覆层的稀释率低，一般在5-10％之间，热影响区小，工件变形小；熔覆层的粉末材料选择丰富，其内部的组织结构和性能方便调控；加工精度高，熔覆过程一般无接触，并且具有快速加工、无污染、成本低的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，以解决现有技术存在的问题。其采用激光熔覆先进工艺，在离心辊表面制得激光熔覆合金层，具有优异的耐高温烧损、耐岩浆液流冲刷的性能。具体地，本专利技术提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，包括以下步骤：S1、对离心辊进行预处理：将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，并对车削后表面进行清洗，去除氧化皮、杂质以及油污；S2、配制耐高温磨损耐岩浆冲刷的合金粉末，合金粉末的各组分以及质量百分比分别为：C：0.20％-0.35％，Ni：16％-22％，Cr：4％-8％，Co：3.0％-7.2％，Al：0.2％-0.6％：WC5.2％-5.5％，余量为Fe，粉末的粒度为135-325目；S3、将离心辊安装于半导体激光器的加工机床上，通过激光扫描同步输送合金粉末，利用合金粉末对离心辊工作辊面进行表面激光熔覆；S4、对激光熔覆层进行着色探伤，之后对激光熔覆层进行磨削加工；S5、将经过激光熔覆强化的离心辊包装待用。优选地，步骤S1中车削的单边车削量为1.0mm。优选地，步骤S3中的具体工艺参数如下：半导体激光器的功率P为3000-3800W，矩形光斑的长度为14mm，矩形光斑的宽度为2mm，搭接率为30-50％，扫描速度V为500-800mm/min，保护气体为氩气，送粉速度为10.5-12.5g/m，送粉气流量为8L/min，激光熔覆合金层的厚度为1.5mm。优选地，步骤S4中对激光熔覆层进行磨削加工，磨削加工的单边磨削量为0.5mm。优选地，步骤S1中利用工业去污法对车削后表面进行清洗，去除氧化皮、杂质以及油污。优选地，步骤S2中的所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比分别为：Fe：5％－11％，Si：1.2％－3.4％，Cr：33.5％－38.5％，C：0.25％-0.45％，W：2.0％－3.5％，余量为Ni。优选地，所述合金粉末的各组分及质量百分比分别为：Fe：8.33％，Si：1.24％，Cr：35.23％，C：0.28％，W：2.2％，余量为Ni。优选地，步骤S2中的所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比分别为：Al：0.80％－0.95％，Fe：2.20％－2.45％，Si：0.98％－1.36％，Cr：27.65％－29.40％，C：0.25％-0.45％，W：5.02％－5.56％，Yb：2.78％－2.95％，余量为Co。优选地，所述合金粉末的质量百分比组成为：Al：0.85％，Fe：2.29％，Si：0.98％，Cr：27.74％，C：0.28％，W：5.40％，Yb：2.78％，余量为Co。优选地，步骤S3中的具体工艺参数如下：半导体激光器的功率P为3200-3800W，搭接率为50％，扫描速度V为450-650mm/min，送粉气流量为8L/min，激光熔覆合金层的厚度为1.5mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术具有耐高温烧损、耐冲刷性能：本专利技术采用激光熔覆先进工艺，在离心辊表面制得激光熔覆合金层，具有优异的耐高温烧损、耐岩浆液流冲刷的性能。2)本专利技术具有优秀的抗裂性能：本专利技术制得的激光熔覆合金层具有很强的抗开裂性能，通过合理的粉末配比，在工作中，随着温度的变化，表面不易开裂。3)本专利技术中激光熔覆合金层与基体为冶金结合，稀释率低于8％，保证熔覆合金层品质不被基体稀释。4)本专利技术采用激光数控加工系统，实现强化制备过程的自动化，保证了产品质量均一。并且，采用本专利技术方法制备的强化离心辊使用寿命达到传统堆焊不锈钢离心辊的使用寿命3倍以上。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；具体实施方式下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，以解决现有技术存在的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一本实施例提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，包括以下步骤：1)将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，其单边车削量为1.0mm。2)采用工业酒精清洗车削后表面，去除氧化皮、杂质以及油污。3)配制耐高温磨损耐液岩浆冲刷的合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C：0.25％，Ni：18％，Cr：6％，Co：3.2％，Al：0.4％，WC：5.5％，余量为Fe，粉末的粒度为135-325目。4)将离心辊装卡于大功率的半导体激光加工机床上，通过激光扫描同步送粉输送到位的合金粉末，对离心辊工作辊面进行表面激光熔覆，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝3800W，矩形光斑2×14mm，搭接率50％，扫描速度V＝800mm/min，保护气体：氩气，送粉速度：12.5g/m，送粉气流量为：8L/min，制备的激光熔覆合金层厚度为1.5mm。5)对激光熔覆层进行着色探伤，确保熔覆层表面无裂纹等缺陷。6)对激光熔覆层进行磨削加工，单边磨削量为0.5mm。7)将经过激光熔覆强化的离心辊包装待用。本实施例具有以下有益效果：采用本实施的工艺参数，对熔覆层和基体做硬度分析，测得熔覆合金层平均硬度为HRC42，制得了高寿命离心辊，实际使用寿命达到传统堆焊强化离心辊的3倍。实施例二本实施例提供一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，其包括以下步骤：1)将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，单边车削量为1.0mm。2)采用工业酒精清洗车削后表面，去除氧化皮、杂质、油污。3)配制耐高温磨损耐岩浆冲刷的合金粉末，各组分按照质量百分比分别为：C：0.20％，Ni：16％，Cr：4％，Co：3.0％，Al：0.2％，WC：5.2％，余量为Fe，粉末的粒度为135本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、对离心辊进行预处理：将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，并对车削后表面进行清洗，去除氧化皮、杂质以及油污；S2、配制耐高温磨损耐岩浆冲刷的合金粉末，合金粉末的各组分以及质量百分比分别为：C：0.20％‑0.35％，Ni：16％‑22％，Cr：4％‑8％，Co：3.0％‑7.2％，Al：0.2％‑0.6％：WC5.2％‑5.5％，余量为Fe，粉末的粒度为135‑325目；S3、将离心辊安装于半导体激光器的加工机床上，通过激光扫描同步输送合金粉末，利用合金粉末对离心辊工作辊面进行表面激光熔覆；S4、对激光熔覆层进行着色探伤，之后对激光熔覆层进行磨削加工；S5、将经过激光熔覆强化的离心辊包装待用。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、对离心辊进行预处理：将加工好的离心辊沿着工作辊面进行车削，并对车削后表面进行清洗，去除氧化皮、杂质以及油污；S2、配制耐高温磨损耐岩浆冲刷的合金粉末，合金粉末的各组分以及质量百分比分别为：C：0.20％-0.35％，Ni：16％-22％，Cr：4％-8％，Co：3.0％-7.2％，Al：0.2％-0.6％：WC5.2％-5.5％，余量为Fe，粉末的粒度为135-325目；S3、将离心辊安装于半导体激光器的加工机床上，通过激光扫描同步输送合金粉末，利用合金粉末对离心辊工作辊面进行表面激光熔覆；S4、对激光熔覆层进行着色探伤，之后对激光熔覆层进行磨削加工；S5、将经过激光熔覆强化的离心辊包装待用。2.根据权利要求1所述的激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：步骤S1中车削的单边车削量为1.0mm。3.根据权利要求1所述的激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：步骤S3中的具体工艺参数如下：半导体激光器的功率P为3000-4000W，矩形光斑的长度为14mm，矩形光斑的宽度为2mm，搭接率为30-50％，扫描速度V为500-800mm/min，保护气体为氩气，送粉速度为10.5-12.5g/m，送粉气流量为8L/min，激光熔覆合金层的厚度为2.0-2.5mm。4.根据权利要求1所述的激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：步骤S4中对激光熔覆层进行磨削加工，磨削加工的单边磨削量为0.5mm。5.根据权利要求2所述的激光熔覆强化离心辊的制备方法，其特征在于：步骤S1中利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宇明，付晨，张钰，郑丽娟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13