一种加工碎屑的激光熔覆方法技术

本发明专利技术提供一种回收再利用的加工碎屑的激光熔覆方法，为了克服激光熔覆粉末价格昂贵的问题，本发明专利技术选择回收一种车削加工碎屑，采用高能球磨机械搅拌去除粉材表面氧化膜，经过清洗处理后继续高能球磨搅拌，直至将碎屑粉碎制成粉末，以此取代激光熔覆材料实现废料的二次再利用，最后将粉末的预置与基体材料表面，采用激光熔覆设备制备涂层。本发明专利技术采用的车削加工碎屑再利用的方法不仅节省了激光熔覆粉体的制造费用，同时也提升资源的利用率，是一种效益显著的绿色制造模式。

A laser cladding method for processing chips

The invention provides a laser cladding method for recovering and reusing processing debris. In order to overcome the problem of high price of laser cladding powder, the invention selects to recover a turning processing debris, uses high-energy ball milling mechanical agitation to remove the oxide film on the surface of the powder material, continues high-energy ball milling and agitation after cleaning, until the debris is crushed into powder, so as to replace the laser cladding material At last, the coating was prepared by laser cladding equipment. The method of turning processing debris reuse adopted by the invention not only saves the manufacturing cost of laser cladding powder, but also improves the utilization rate of resources, which is a green manufacturing mode with remarkable benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种加工碎屑的激光熔覆方法
本专利技术属于表面工程领域，涉及一种回收再利用的加工碎屑的激光熔覆方法。
技术介绍
激光熔覆技术是一项新兴的表面改性与加工技术，是利用激光束为热源将合金粉末熔化，在基体合金表面形成一种冶金结合表面涂层。其研究历史起源于20世纪70年代的，进入80年代激光熔覆技术已经发展成为表面工程、摩擦学、应用激光等领域的前沿性课题，而到90年代后，相关科学研究与应用开发得到快速发展。激光熔覆技术作为材料表面改性技术的一种有效手段，可以显著改善金属材料表面的强度、硬度、耐磨、抗高温氧化、耐腐蚀等性能。与其他表面处理技术相比，激光熔覆具有如熔覆热影响区小，工件变形小，工艺易于实现自动化等诸多优点。近年来，激光熔覆技术因其在材料表面改性中的突出优点而获得了国内外大多学者的广泛关注和研究，已经在航空、汽车、化工、机械等各个领域均得到了应用。但是，激光熔覆材料昂贵造成制造成本极高，较高的制造成本是限制其广泛应用的主要原因之一，降低熔覆成本是制造领域亟待解决的重大问题。车削加工是机械加工的重要环节，车床加工作为最基本、最常见的机械加工手段，约占机床总数的50%，在生产中占有十分重要的地位。但是，在其发挥其重要作用时，也将产生大量的车削碎屑废料，废料的处理对于能源与环境都至关重要。目前，我国正提倡建设，节约型环保型社会，如何利用这些废料，使之变废为宝，这是一个日益紧迫的问题。若将废料转变为二次原材料，既可以节省物资消耗降低成本，又可以省去再回收后的繁琐流程。在一些缺少原材料而工业却很发达的国家里，甚至把它当作国家经济展开的一项战略方针。若能将车削碎料加以处理，制成激光熔覆粉材将会大幅减少熔覆层的制造费用，并加以安排施行，不仅符合增产节约，增收节支的原则，而且对完结既定的经济政策具有重要而深远的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是将车削废料转变为激光熔覆原材料，节省物资消耗，降低激光熔覆制造成本，实现绿色制造。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实施：步骤一：回收30CrMnSi车削加工所产生的碎屑，使用酒精清洗去除碎屑表面的油污和杂质。步骤二：将清洗后的车削碎屑烘干，使用高能球磨机进行机械处理，球料质量比为(10-15):1，球磨时间为8-10h，机械处理至车削碎屑表面氧化层消失，然后使用酒精再次清洗碎屑。传统的酸洗去氧化皮方法工艺繁琐、流程长、成本高、能耗大、污染严重、劳动条件差等，通过该步骤的球磨去除氧化皮方法取代酸洗方法可以克服以上诸多问题。步骤三：将清洗后的车削碎屑烘干，再次使用高能球磨机进行机械处理，球料质量比为(10-15):1，球磨时间为30-40h，直至碎屑被机械搅拌为粉末状。步骤四：将碎屑粉碎后形成的粉末进行干燥处理，处理温度为200℃，时间为2h，使用筛子区分两类粉体，一类尺寸范围在100-300目（48-150μm）内的粉体，另一类尺寸范围不在100-300目（48-150μm）内的粉体，分开保存两类粉体材料。步骤五：将第一类尺寸为100-300目的粉体使用同步送粉方式制备激光熔覆层，激光功率为1500-2000W，扫描速度为8-12mm/s，光斑直径为3-4mm，枪头无偏转。将第二类尺寸小于100目或大于300目的粉体使用粉末预置方式制备激光熔覆层，激光功率为1200-1800W，扫描速度为8-12mm/s，光斑直径为3-4mm，枪头无偏转。本专利技术包含以下有益效果：（1）本专利技术将车削加工的碎屑回收，经过球磨去皮与粉碎方式获得熔覆粉体，是一种新的工艺方法。（2）30CrMnSi材料在多个领域内应用广泛，且存在大量的机械加工，产生大量的加工废料，将回收的废料转化成二次原材料，可以省去熔覆粉末的制造费用，经济效果显著。（3）本专利技术减少了废料的重新熔炼，对环境的影响最小，资源利用率最高等优点，是一种综合考虑环境影响和资源效益的绿色制造模式。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍图1为回收的车削碎屑；图2为经过球磨去除氧化层后的碎屑；图3为经过球磨粉碎后的粉末状材料。图4为去氧化皮后的SEM形貌。图5为经过球磨粉碎后的SEM形貌。具体实施方式下述实施例仅为本专利技术的优选技术方案，并不用于对本专利技术进行任何限制。对于本领域技术人员而言，本专利技术可以有各种更改和变化，并不仅限于下述实例。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实例1。（1）回收30CrMnSi车削加工所产生的碎屑，使用酒精清洗去除碎屑表面的油污和杂质。加工碎屑如图1所示（2）碎屑烘干后使用高能球磨进行机械处理，球料质量比为10:1，处理时间为8h，将碎屑表面氧化层去除，然后酒精清洗去除表面附着物。除去氧化皮的碎屑如图2所示，图4为出去氧化皮后的SEM形貌。（3）除去氧化皮碎屑烘干，再次使用球磨进行机械处理，球料比为10:1，球磨时间为35h，直至碎屑被机械搅拌为粉末状。搅碎后的粉末如图3所示。（4）将碎屑粉碎后形成的粉末进行干燥处理，处理温度为200℃，时间为2h，使用筛子区分两类粉体，一类尺寸范围在100-300目（48-150μm）内的粉体，如图5所示，另一类尺寸范围不在100-300目（48-150μm）内的粉体，分开保存两类粉体材料。（5）将第一类尺寸为100-300目的粉体使用同步送粉方式制备激光熔覆层，激光熔覆功率为1600W，扫描速度为8mm/s，光斑直径为3mm，枪头无偏转。将第二类尺寸小于100目或大于300目的粉体使用粉末预置方式制备激光熔覆层，激光熔覆功率为1200W，扫描速度为10mm/s，光斑直径为3mm，枪头无偏转。实例2。（1）回收30CrMnSi车削加工所产生的碎屑，以实例1方法进行前处理。加工碎屑如图1所示（2）碎屑烘干后使用高能球磨进行机械处理，球料质量比为14:1，处理时间为10h，将碎屑表面氧化层去除，然后酒精清洗去除表面附着物。（3）除去氧化皮碎屑烘干，再次使用球磨进行机械处理，球料比为14:1，球磨时间为40h，直至碎屑被机械搅拌为粉末状。（4）以实例1方法进行处理，将碎屑粉碎后形成的粉末进行干燥处理，处理温度为200℃，时间为2h，使用筛子区分两类粉体，一类尺寸范围在100-300目（48-150μm）内的粉体，如图5所示，另一类尺寸范围不在100-300目（48-150μm）内的粉体，分开保存两类粉体材料。（5）以实例1方法进行激光熔覆，将第一类尺寸为100-300目的粉体使用同步送粉方式制备激光熔覆层，激光熔覆功率为1600W，扫描速度为8mm/s，光斑直径为3mm，枪头无偏转。将第二类尺寸小于100目或大于300目的粉体使用粉末预置方式制备激光熔覆层，光熔覆功率为1200W，扫描速度为10mm/s，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收再利用的加工碎屑的激光熔覆方法，其基本特征在于它包括以下部分，回收车削加工碎屑，使用酒精将其表面油污和杂质清洗干净，将清洗后的车削碎屑烘干后使用高能球磨机进行机械处理，直至将碎屑表面氧化膜去除，再进行清洗处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种回收再利用的加工碎屑的激光熔覆方法，其基本特征在于它包括以下部分，回收车削加工碎屑，使用酒精将其表面油污和杂质清洗干净，将清洗后的车削碎屑烘干后使用高能球磨机进行机械处理，直至将碎屑表面氧化膜去除，再进行清洗处理。


2.将清洗后无氧化膜碎屑继续进行高能球磨处理，直至碎屑被机械搅拌为粉末状，随后使用筛子获得熔覆所需尺寸的粉体，与其他尺寸粉体分开保存。


3.将不同尺寸粉体分别通过同步送粉和基体表面预置粉末两种方式制备激光熔覆涂层。


4.根据权利要求1所述的一种回收再利用的加工碎屑的激光熔覆方法，其特征在于：球磨处理中球料质量比为(10-15):1。

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，谭娜，蔡玉俊，王浩，王琳宁，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：天津;12