一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法技术

本发明专利技术公开了一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，属于激光加工制造技术领域。包括如下步骤：步骤1、半成品的制备；步骤2、视觉检测或接触式检测；步骤3、路径生成；步骤4、激光熔覆；步骤5、机械加工。本发明专利技术通过激光涂覆技术对阀板、阀座的密封面进行表面处理，得到的组织致密、耐磨、耐腐蚀且厚度较高的密封涂层；通过复配、优化得出Cr、Ni、Fe的最优比例，形成Cr‑Fe合金相，使得其表面具有更强的硬度和耐磨性；在倒角处通过设置行走停顿时间，增加熔覆粉末的添加量，避免在熔覆过程中由于基材在高温条件下，出现熔融、塌陷的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法
本专利技术属于激光加工制造
，尤其是一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法。
技术介绍
目前，阀板和阀座的制造和修复工艺中表面耐磨耐腐蚀层加工基本以等离子喷涂或火焰喷涂为主。等离子喷涂通常是自动化的，通过等离子火焰将金属粉末熔化喷到阀板或阀座的表面，以获得高硬度和好的耐磨性和耐腐蚀性。火焰喷涂通常是手工操作，通过高温火焰枪将工件预热，然后将金属粉末熔化，喷洒到阀板或阀座的表面。阀板和阀座是配合使用，相互互动摩擦，起到密封开关的作用。无论是等离子喷涂还是火焰喷涂，涂层的厚度都不易过厚，比如：超过0.2-0.3mm就极容易脱落。并且，所喷粉末的涂层与阀板或阀座的结合力都相对较弱，在高压作业环境下，涂层与基体材料很容易在压力作用下剥离并脱落，进而导致阀板和阀座的密封失效，造成泄漏。同时，由于是将金属粉末熔化后用气体喷到材料表面，因此涂层中通常会有一定的孔隙率，无法做到完全致密，在一定程度上也会影响涂层的耐磨耐腐蚀性能以及涂层与基体材料的结合强度。现有等离子或火焰喷涂会有这种缺陷的原因是等离子或火焰主要将粉末熔化，然后，通过有一定压力的气体快速将熔化的粉末吹到阀板或阀座表面，并凝固，形成一层耐磨和耐腐蚀的涂层。在这一过程中，基体材料（阀板或阀座）本身几乎不被熔化，这就导致涂层与基体材料（阀板或阀座）无法形成牢固的冶金结合，结合力不够强，因而当涂层厚度超过0.3mm时，由于喷涂过程中热作用产生的残余应力往往会超过涂层与基体材料之间气体的结合力，从而导致涂层与基体材料之间发生剥离现象，因此采用热喷涂和等离子喷涂都无法获得较厚的涂层。另外，由于是采用熔化的粉末吹到基体材料表面，混入熔化粉末中的气体会被覆盖在涂层中形成气孔，因此采用热喷涂和等离子喷涂通常无法获得完全致密的涂层。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，以解决
技术介绍
中所涉及的问题。技术方案：一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，包括如下步骤：步骤1、半成品的制备通过机械加工等方式，按照阀板和阀座的图纸将毛坯件加工成半成品；或，将待修复阀板和阀座通过机械加工，去除疲劳层，作为半成品；且所述半成品预留出需要激光熔覆增材部分尺寸；步骤2、视觉检测或接触式检测将所述半成品放入激光熔覆系统中的待加工区域、并固定，然后利用相机或接触探针等传感方式检测出产品的位置、长、宽、高、直线和圆孔边界；步骤3、路径生成阀板按照平面熔覆进行单层多道或多层多道的平行线排布，生成激光熔覆的行走路径；阀座按照圆环或者螺旋线的方式生成路径，最终覆盖整个平面；步骤4、激光熔覆根据路径和熔覆层的厚度需求，设置激光熔覆的工艺参数，按照前序生成的路径和在各个路径位置的工艺参数，执行激光熔覆，将阀板或阀座待熔覆表面全覆盖；步骤5、机械加工将熔覆后的产品，按照图纸要求，利用车、铣、磨机加手段将零件加工成最终尺寸，然后按照产品表面要求，利用抛光设备将产品表面抛光，确保阀板和阀座接合后满足密封要求。优选地，所述阀板包括阀板基体、阀板通孔、阀板密封面；其中，所述阀板基体为长方体；在所述阀板基体一侧设置有贯穿所述阀板基体上的阀板通孔；所述阀板基体、阀板通孔的边缘处设置有倒角，通过激光涂覆在所述阀板基体其余区域和倒角上的激光熔覆层，形成阀板密封耐磨耐腐蚀面；所述阀座包括阀座基体、阀座通孔、阀座凸台、阀座密封面；其中，所述阀座基体为圆筒形，其内部为阀座通孔，所述阀座凸台沿着所述阀座基体上向外凸起，通过激光涂覆在所述阀座凸台上的激光熔覆层，形成阀座密封耐磨耐腐蚀面。在使用过程中，将两个阀座的密封面分别压在阀板的两侧的密封面，当阀座的通孔与阀板的通孔对齐时，气体或液体可从中间通过，当阀座的通孔与阀板的密封面对齐时，处于截断状态。优选地，所述阀板和阀座都是金属材料，均采用410或4130不锈钢。优选地，使用激光熔覆的同时，采用视觉或接触式传感方式用于寻找激光熔覆面的边缘位置，并根据边缘位置的变化，调整激光熔覆的路径，同时，开通激光和关闭激光，以及调整激光熔覆的参数。优选地，所述步骤4中激光熔覆工艺前，对熔覆粉末、待加工的阀座或阀板预处理，其包括如下步骤：步骤41、熔覆粉末的预处理，将熔覆粉末高温干燥，然后装入送粉器中，通过多次送粉、称量、标定，检测送料器的送粉速度的稳定性；步骤42、阀座或阀板的定位固定，将待加工的阀座或阀板定位并固定安装在待加工区域，然后通过易挥发性清洗剂清洗待加工区域的表面。优选地，所述熔覆粉末为铁基粉末，以质量百分数计，包括如下组分，P：0～0.04%、S：0～0.03%、Cr：14.5～18.5%、Ni：1～4%、Fe：余量。优选地，所述激光熔覆的工艺参数包括：激光功率1000～3500W，光斑直径2～5mm，激光头距离工件距离10～15mm，行走速度9～15mm/s，送粉速度15～25g/min，保护气体流量10～20L/min。优选地，所述生成路径步骤中，所述生成路径步骤中，当倒角或阀座密封面的长度小于4mm时，按照圆环的方式执行激光熔覆生成路径；当倒角或阀座密封面的长度大于4mm时，按照螺旋线的方式执行激光熔覆生成路径。优选地，所述激光熔覆的工艺参数包括：激光功率1000～3500W，光斑直径2～5mm，激光头距离工件距离10～15mm，行走速度9～15mm/s，送粉速度15～25g/min，保护气体流量10～20L/min，倒角处的行走停顿时间0.1～0.3s，步进2～3mm。有益效果：本专利技术涉及一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，通过激光涂覆技术对阀板、阀座的密封面进行表面处理，得到的组织致密、耐磨耐腐蚀且厚度较高的密封涂层；通过复配、优化得出Cr、Ni、Fe的最优比例，形成Cr-Fe合金相，使得其表面具有更强的硬度和耐磨性；在倒角处通过设置行走停顿时间，增加熔覆粉末的添加量，避免在熔覆过程中由于基材在高温条件下，出现熔融、塌陷的问题。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。图2是本专利技术中阀板的结构示意图。图3是本专利技术中阀座的结构示意图。附图标记为：阀板基体11、阀板通孔12、阀板密封面13、倒角14、阀杆链接套15、阀座基体21、阀座通孔22、阀座凸台23、阀座密封面24。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了方便理解本专利技术所述的用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法的技术方案，本专利技术首先对阀板阀座的结构做出简要介绍。如附图2所示，阀板包括：阀板基体11、阀板通孔12、阀板密封面13。在所述阀板基体11为长方体；在所述阀板基体11一侧设置有贯穿所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、半成品的制备/n通过机械加工等方式，按照阀板和阀座的图纸将毛坯件加工成半成品；或，将待修复阀板和阀座通过机械加工，去除疲劳层，作为半成品；且所述半成品预留出需要激光熔覆增材部分尺寸；/n步骤2、视觉检测或接触式检测/n将所述半成品放入激光熔覆系统中的待加工区域、并固定，然后利用相机或接触探针传感方式检测出产品的位置、长、宽、高、直线和圆孔边界；/n步骤3、路径生成/n阀板按照平面熔覆进行单层多道或多层多道的平行线排布，生成激光熔覆的行走路径；阀座按照圆环或者螺旋线的方式生成路径，最终覆盖整个平面；/n步骤4、激光熔覆/n根据路径和熔覆层的厚度需求，设置激光熔覆的工艺参数，按照前序生成的路径和在各个路径位置的工艺参数，执行激光熔覆，将阀板或阀座待熔覆表面全覆盖；/n步骤5、机械加工/n将熔覆后的产品，按照图纸要求，利用车、铣、磨机加工手段将零件加工成最终尺寸，然后按照产品表面要求，利用抛光设备将产品表面抛光，确保阀板和阀座接合后满足密封要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、半成品的制备
通过机械加工等方式，按照阀板和阀座的图纸将毛坯件加工成半成品；或，将待修复阀板和阀座通过机械加工，去除疲劳层，作为半成品；且所述半成品预留出需要激光熔覆增材部分尺寸；
步骤2、视觉检测或接触式检测
将所述半成品放入激光熔覆系统中的待加工区域、并固定，然后利用相机或接触探针传感方式检测出产品的位置、长、宽、高、直线和圆孔边界；
步骤3、路径生成
阀板按照平面熔覆进行单层多道或多层多道的平行线排布，生成激光熔覆的行走路径；阀座按照圆环或者螺旋线的方式生成路径，最终覆盖整个平面；
步骤4、激光熔覆
根据路径和熔覆层的厚度需求，设置激光熔覆的工艺参数，按照前序生成的路径和在各个路径位置的工艺参数，执行激光熔覆，将阀板或阀座待熔覆表面全覆盖；
步骤5、机械加工
将熔覆后的产品，按照图纸要求，利用车、铣、磨机加工手段将零件加工成最终尺寸，然后按照产品表面要求，利用抛光设备将产品表面抛光，确保阀板和阀座接合后满足密封要求。


2.根据权利要求1所述的用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，其特征在于：
所述阀板包括阀板基体、阀板通孔、阀板密封面；其中，所述阀板基体为长方体；在所述阀板基体一侧设置有贯穿所述阀板基体上的阀板通孔；所述阀板基体、阀板通孔的边缘处设置有倒角，通过激光涂覆在所述阀板基体其余区域和倒角上的激光熔覆层，形成阀板密封耐磨耐腐蚀面；
所述阀座包括阀座基体、阀座通孔、阀座凸台、阀座密封面；其中，所述阀座基体为圆筒形，其内部为阀座通孔，所述阀座凸台沿着所述阀座基体上向外凸起，通过激光涂覆在所述阀座凸台上的激光熔覆层，形成阀座密封耐磨耐腐蚀面。


3.根据权利要求2所述的用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，其特征在于：所述阀板和阀座都是金属材料，均采用410或4130不锈钢。


4.根据权利要求1所述的用于阀门中阀板、阀座的激光熔覆方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鸿源，李延民，丁龙凤，王鑫波，朱广江，徐志强，
申请(专利权)人：南京派纳克激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32