本发明专利技术提供一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）对基材外壁进行减薄，缩减基材直径；（2）对铁基粉末的预处理；（3）对超高速激光熔覆装备的加工参数进行调整；（4）对调整光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置进行调整；（5）开机熔覆。本发明专利技术具有步骤简单，操作方便，涂层内部残余应力较少，因而不易发生开裂，涂层表面十分光亮，机加余量较少，粗糙度小，只需进行精磨即可，有效的节约了成本。有效的节约了成本。
【技术实现步骤摘要】
一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法
[0001]
：本专利技术涉及在金属基体表面制备耐腐蚀层的
，具体地说就是一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法。
[0002]
技术介绍
：液压支架是综采工作面的核心设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间。液压支架立柱在服役过程中承受来自顶板的载荷，是液压支架的主要承载部件，因此要求立柱具有足够的强度和使用寿命，为综采工作提供支撑防护和安全保障。
[0003]液压支架立柱长期在酸、碱性腐蚀环境中工作，如何即经济又有效地防止立柱被腐蚀、延长立柱的使用寿命是立柱制造过程中的重点和难点。
[0004]目前国内对立柱的表面处理方法主要有以下四种：（1）电镀技术。目前国内使用最为广泛的方法是电镀镀铬，该方法工艺简单成本低廉，且制备的耐腐蚀层硬度高。但镀层与立柱基体的结合力差，使用寿命短，同时在制备过程中产生重金属六价铬污染环境。
[0005]（2）铁基嵌套技术。该技术将铁基板采用特殊工艺包卷在立柱外表面，利用铁基的耐腐蚀性提高立柱的防腐蚀性能。但若在运输、装配以及使用过程中发生磕碰将使外层铁基出现凹坑，从而导致立柱基体与铁基间出现空心层，严重时甚至铁基外层整体滑脱。
[0006]（3）等离子熔覆。该技术成本较低且工艺稳定，但该技术热输入量大，对基体材料组织影响大。同时较大的热输入使得基体材料存在较大的温度梯度导致立柱变形量升高，对于尺寸精度要求较高的立柱存在工艺局限性。
[0007]（4）激光熔覆技术。该方法是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法。但传统的激光熔覆速率较低，工件易变形、且熔覆层质量不稳定，可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度，且具有一定的开裂敏感性。
[0008]专利技术优点：本专利技术相对于传统激光熔覆方法的优势在于：传统熔覆过程中，大部分激光能量集中作用在基材及已熔覆层上，此时由于热膨胀不匹配性等材料物理性能的作用，易在涂层内部造成应力集中，对于部分硬度较高的涂层，极易在熔覆过程中发生开裂现象。
[0009]而本专利技术提供的技术方案在高速熔覆过程中，大部分的激光能量集中作用在粉末上，故而基材的形变涂层内部残余应力较少，因而不易发生开裂。
[0010]此外，传统熔覆制备所得涂层表面搭接处存在大量沟槽，后续机加工的步骤包括粗车及精磨两步，而高速熔覆所制备的涂层表面十分光亮，机加余量较少，粗糙度小，只需进行精磨即可，这在一定程度上极大的节约了成本。
[0011]具体实施方式：实施例1：一种使用选取超高速率激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：它包括以下
步骤：（1）选取直径Φ66mm的液压支架立柱作为基体，其材料为27SiMn，先用车床车削加工活柱基体，将其直径缩减0.7mm。
[0012]（2）对铁基粉末的预处理，它包括通过筛分获得粒度范围为25～53μm、球形度大于90%的粉末，再进行清洗净化，然后经过保温温度130℃、保温时间2h的烘干处理后并随炉冷却至室温后，再真空封存备用。
[0013]（3）将铁基粉末加入到超高速率激光熔覆机的料桶内，而后对超高速激光熔覆装备的加工参数进行设定，将光斑直径设定为1.2mm，机床转速150r/min，旋转线速度30.6 m/min，步进速度37mm/min，激光功率为3800W，送粉量4.0g/min，送粉气压11 L/min，粉口高度12.5 mm，氩气流量20 L/min。
[0014]（4）对调整光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置进行调整，使得光斑与粉斑在高于待熔覆面1mm的位置重合，并与立柱基体纵向对称剖面呈19.5
°
夹角；（5）开机熔覆，待第一层熔覆结束后，对超高速激光熔覆装备的加工参数进行在调整，设定机床转速200r/min，旋转线速度40.6m/min、步进速度49mm/min、送粉量3.0g/min，送粉气压10 L/min，粉口高度12.5 mm，氩气流量20 L/min，激光功率和激光焦点位置不变，进行第二次熔覆，得到表面平滑光亮、无凹坑和裂纹的涂层。
[0015]经磨削至要求尺寸后，将液压立柱进行72小时标准盐雾腐蚀试验，试验后所得结果合格，硬度为51~52HRC。
[0016]实施例2：一种使用选取超高速率激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）选取直径Φ68mm的液压支架立柱作为基体，其材料为27SiMn，先用车床车削加工活柱基体，将其直径缩减0.6mm。
[0017]（2）对铁基粉末的预处理，它包括通过筛分获得粒度范围为25～53μm、球形度大于90%的粉末，再进行清洗净化，然后经过保温温度120℃、保温时间2.5h的烘干处理后并随炉冷却至室温后，再真空封存备用。
[0018]（3）将铁基粉末加入到超高速率激光熔覆机的料桶内，而后对超高速激光熔覆装备的加工参数进行设定，将光斑直径设定为1.2mm，机床转速200r/min，旋转线速度30.6 m/min，步进速度37mm/min，激光功率为4000W，送粉量4.0g/min，送粉气压11 L/min，粉口高度12.5 mm，氩气流量20 L/min。
[0019]（4）对调整光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置进行调整，使得光斑与粉斑在高于待熔覆面1mm的位置重合，并与立柱基体纵向对称剖面呈19.5
°
夹角；（5）开机熔覆，待第一层熔覆结束后， 对超高速激光熔覆装备的加工参数进行在调整，设定机床转速200r/min，旋转线速度61m/min、步进速度72mm/min、不开启送粉，激光功率和激光焦点位置不变，对熔覆涂层进行激光重熔，得到表面平滑光亮、无凹坑和裂纹的涂层。
[0020]经磨削至要求尺寸后，将液压立柱进行72小时标准盐雾腐蚀试验，试验后所得结果合格，硬度为48~50HRC。
[0021]实施例3：一种使用选取超高速率激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）选取直径Φ68mm的液压支架立柱作为基体，其材料为27SiMn，先用车床车削加工
活柱基体，将其直径缩减0.6mm。
[0022]（2）对铁基粉末的预处理，它包括通过筛分获得粒度范围为25～53μm、球形度大于90%的粉末，再进行清洗净化，然后经过保温温度135℃、保温时间1.75h的烘干处理后并随炉冷却至室温后，再真空封存备用。
[0023]（3）将铁基粉末加入到超高速率激光熔覆机的料桶内，而后对超高速激光熔覆装备的加工参数进行设定，将光斑直径设定为1.2mm，机床转速200r/min，旋转线速度40.6 m/min，步进速度49mm/min，激光功率为4000W，送粉量4.0g/min，送粉气压11 L/min，粉口高度12.5 mm，氩气流量20 L/min。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）对待加工的立柱基体外壁进行减薄，缩减基材直径0.5
‑
0.7mm；（2）对铁基粉末的预处理后所得真空封存备用；（3）对超高速激光熔覆装备的加工参数进行调整将光斑直径设定为1～3mm，机床转速150～300r/min，步进速度35～75mm/min，激光功率为3500～5000W，送粉量3.0~4.0g/min；（4）对调整光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置进行调整，使得光斑与粉斑在高于待熔覆面0.5～2mm的位置重合，并与立柱基体纵向对称剖面呈19.5
°
夹角；（5）开机熔覆。2.根据权利要求1中所述的一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：所述的铁基粉末的预处理包括通过筛分获得粒度范围为25～53μm、球形度大于90%的粉末，再进行清洗净化，然后经过保温温度120～150℃、保温时间1.5～3.5h的烘干处理后并随炉冷却至室温。3.根据权利要求2中所述的一种在液压支架上激光熔覆制备耐腐蚀层的方法，其特征在于：在步骤（5）中采用同步送粉超高速激光熔覆方法，保持立柱基体旋转线速度、每转进给量、送粉量、激光功率和激光焦点位置不变，采用步骤（2）所述的参数，将步骤（1）所得的铁基粉粉末分两次熔覆到立柱基体表面，得到总厚度0.5～0.6mm、表面平滑光亮、无凹坑和裂纹的涂层。4.根据权利要求2中所述的一种在液压支...
【专利技术属性】
技术研发人员：周瑞顶，丁国华，陈林婷，蒋士春，
申请(专利权)人：安徽煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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