快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺制造技术

本发明专利技术提供一种快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，包括以下步骤：步骤1、粗车减材工艺，用于对熔覆前的辊型工件表面进行车削加工，将工件表面单边车削厚度值d1；步骤2、激光熔覆增材工艺，用于快速制备辊型工件表面所需厚度的耐磨涂层，涂层厚度值为d2，其中激光熔覆增材工艺采用环形送粉高速熔覆工艺；步骤3、精车减材工艺，用于涂层表面进行精车加工，精细加工量Δd＝d2

【技术实现步骤摘要】
快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体而言涉及一种快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺。

技术介绍

[0002]目前工程应用中，工件表面金属涂层的激光增材制造和减材加工两个环节依然是独立进行的，需要依次采用不同的加工设备完成相应的工序，因此，存在单个工件多次装夹定位、坐标系多次转换而带来的误差问题，最终机加后的涂层厚度均匀性较难保证，特别是对于高速激光熔覆制备的薄涂层而言，可能会出现工件表面一侧涂层较厚、另一侧涂层较薄，甚至机加工后局部无涂层的情况，影响工件最终的使用情况。
[0003]多次装夹定位使得单件产品的加工时长增加，影响批量生产节拍。探索高效、高性能的加工方式，优化组合传统加工方法，对于解决实际工程问题具有较大意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，通过增减材一体化设计方案，将粗车减材工艺、高速激光熔覆增材工艺、精车减材工艺和精车表面复合能场镜面抛光四种工艺方式结合，实现一台装备、一次装夹即可完成工件表面涂层的制备，实现工件表面高质量耐磨耐蚀涂层快速制备，提高加工效率和涂层表面质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提出一种快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，包括以下步骤：
[0006]步骤1、粗车减材工艺，用于对熔覆前的辊型工件表面进行车削加工，将工件表面单边车削厚度值d1；
[0007]步骤2、激光熔覆增材工艺，用于快速制备辊型工件表面所需厚度的耐磨涂层，涂层厚度值为d2，其中激光熔覆增材工艺采用环形送粉高速熔覆工艺；
[0008]步骤3、精车减材工艺，用于涂层表面进行精车加工，精细加工量Δd＝d2
‑
d1；
[0009]步骤4、涂层表面镜面抛光工艺，用于涂层精车表面的镜面抛光加工，采用复合能场提高涂层表面粗糙度及表面改性。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提出的复合工艺的显著优点在于：
[0011]本专利技术所述的涂层制备增减材复合工艺方法，将多种工艺方式相结合，通过装备的优化设计实现一套装备四种功能的复合加工，极大提高了单体工件的生产效率，在增减材整个工艺流程中，工件只需要进行一次装夹即可，避免了传统加工流程多次装夹带来的尺寸误差问题，最大程度的保证了涂层厚度的均匀性和一致性。
[0012]本专利技术涉及的涂层高速激光熔覆增材制造工艺，涂层制备效率高、冶金质量好；粗车和精车减材工艺，共用一个旋转刀架，可快速切换。
[0013]本专利技术采用镜面抛光工艺取代了传统磨床抛光方式，采用复合能场进行抛光，抛光效率大幅提升，此外复合能场抛光还具备涂层表面改性的作用，抛光后的涂层表面粗糙
度可达0.2μm以下，且涂层表面的硬度、耐蚀、耐磨和耐疲劳性能提高，使用寿命增加，加工后的涂层表面粗糙度满足部件装配要求。
[0014]本专利技术除了在提高工件涂层制备效率和质量外，也较大幅度的降低了设备的总投资额度，利于装备的市场推广和应用。
附图说明
[0015]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：
[0016]图1是本专利技术工件涂层快速制备流程示意图；
[0017]图2是本专利技术工件涂层精车后表面和精车抛光后表面形貌对比图；
[0018]图3(a)是本专利技术工件涂层精车后表面粗糙度测量值；
[0019]图3(b)是本专利技术工件涂层精车抛光后表面粗糙度测量值；
[0020]图4(a)是本专利技术工件涂层精车后截面显微组织形貌；
[0021]图4(b)是本专利技术工件涂层精车抛光后截面显微组织形貌；
[0022]图5(a)是本专利技术工件涂层精车后涂层显微硬度曲线图；
[0023]图5(b)是本专利技术工件涂层精车抛光后涂层显微硬度曲线图；
[0024]图6是本专利技术工件精车涂层和精车抛光后涂层盐雾腐蚀效果对比图。
具体实施方式
[0025]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0026]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0027]结合图示，本专利技术的示例性实施例的快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，包括以下步骤：
[0028]步骤1、粗车减材工艺，用于对熔覆前的辊型工件表面进行车削加工，将工件表面单边车削厚度值d1；
[0029]步骤2、激光熔覆增材工艺，用于快速制备辊型工件表面所需厚度的耐磨涂层，涂层厚度值为d2，其中激光熔覆增材工艺采用环形送粉高速熔覆工艺；
[0030]步骤3、精车减材工艺，用于涂层表面进行精车加工，精细加工量Δd＝d2
‑
d1；
[0031]步骤4、涂层表面镜面抛光工艺，用于涂层精车表面的镜面抛光加工，采用复合能场提高涂层表面粗糙度及表面改性。
[0032]其中的精车减材工艺，采用单次精车工艺完成。
[0033]由此，在本专利技术的复合工艺中，对应的功能模块经过结构优化设计可集成于一台装备，极大提高了单体工件的生产效率，按照流程顺序依次完成涂层的制备。
[0034]粗车减材工艺，用于工件表面失效层、疲劳层的去除，为熔覆增材工艺做表面准
备。
[0035]激光熔覆增材工艺，采用送粉打印的方式，在工件表面快速制备耐磨耐腐蚀涂层。其中，激光熔覆增材的工艺控制参数可基于耐磨耐腐蚀涂层的粉末材料进行选择，包括光斑大小d、激光功率P、线速度v、步进量ΔL、送粉量S等，在高速激光熔覆制备涂层过程中，选择高转速、小步进量的方式。
[0036]精车减材工艺，用于熔覆层(即涂层)的精车加工，得到相应尺寸和表面粗糙度要求，为后续镜面抛光做表面准备。车削工艺参数：刀具材质、刀具结构、转速、进给量等，该精车减材工艺使用的刀具与粗车减材刀具共用一个旋转刀架，可通过操作系统控制进行快速切换。
[0037]涂层的表面镜面抛光工艺，用于精车表面镜面抛光加工和表面改性，利用激活能和冲击能复合能场提高涂层表面粗糙度及硬度、耐磨、耐蚀、抗疲劳等性能，提高工件使用寿命。抛光过程采用水作为润滑剂。可选的实施例中，抛光模块采用安装于刀架一侧，随刀架一起做进给运动，镜面抛光处理后的涂层的表面粗糙度达0.2μm以下。
[0038]在涂层制备过程中，在步骤2完成涂层熔覆后即进行精车减材工艺，进行精车加工，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、粗车减材工艺，用于对熔覆前的辊型工件表面进行车削加工，将工件表面单边车削厚度值d1；步骤2、激光熔覆增材工艺，用于快速制备辊型工件表面所需厚度的耐磨涂层，涂层厚度值为d2，其中激光熔覆增材工艺采用环形送粉高速熔覆工艺；步骤3、精车减材工艺，用于涂层表面进行精车加工，精细加工量Δd＝d2
‑
d1；步骤4、涂层表面镜面抛光工艺，用于涂层精车表面的镜面抛光加工，采用复合能场提高涂层表面粗糙度及表面改性。2.根据权利要求1所述的快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，其特征在于，步骤1的粗车减材工艺以及步骤3的精车减材工艺，共用一个旋转刀架，通过操作系统控制进行快速切换。3.根据权利要求1所述的快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，其特征在于，在所述步骤4中，镜面抛光过程采用水作为润滑剂。4.根据权利要求1所述的快速制备工件表面耐磨耐蚀涂层的复合工艺，其特征在于，在所述步骤4中，镜面抛光处理后的涂层的表面粗糙度达0.2μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋士春，唐浩林，唱丽丽，邢飞，
申请(专利权)人：南京中科煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：