一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，包括如下步骤：步骤一、将磨损的螺杆放入到激光熔覆机构中，通过夹持转动装置夹持，完成夹持后通过视觉检测器对螺杆进行视觉检测，确定螺杆的磨损部位，然后通过激光熔覆装置配合送粉装置在螺杆磨损部位熔覆一层铁基非晶合金；步骤二、将步骤一得到具有熔覆层进行打磨；步骤三：对步骤二打磨后的熔覆层按照螺牙规格进行攻牙，完成螺杆的再造；采用激光熔覆的方式在螺杆磨损的部位熔覆一层铁基非晶合金，进而保证修复部位韧性的同时又能够使螺杆修复部位具有高硬和高耐磨性能，进而实现螺杆等精密零件的再制造加工。进而实现螺杆等精密零件的再制造加工。进而实现螺杆等精密零件的再制造加工。

A laser remanufacturing process of precision parts with temperature closed-loop control

【技术实现步骤摘要】
一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺


[0001]本专利技术涉及精密零件修复领域，尤其涉及一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺。

技术介绍

[0002]精密零件的要求比较高，尤其是螺杆类精密零件，目前的中高端螺杆均为整体单一材料整体热处理，螺杆芯部需要高韧性以防止螺杆扭断，而螺杆表面需要高硬高耐磨，使螺杆使用寿命长，目前的中高端螺杆大多采用粉末高速钢(如进口粉末高速钢，硬度为62HRC，参考品牌：日本东洋钢钣)，该钢为热等静压工艺制造，由于热等静压设备极其昂贵(国产设备约为1500万，进口设备约为6000万)，使得中高端螺杆材料价格昂贵。
[0003]而高端螺杆在进行使用时，容易出现磨损情况，而出现磨损后，大多都是直接报废处理，如此会进一步增加高端螺杆的使用成本。
[0004]非晶态合金，又称金属玻璃，是一种原子排列呈长程无序短程有序排列的金属材料，其兼具一般金属和玻璃的特性，不存在晶界位错等晶体材料常见的缺陷，铁基非晶合金具有高硬、高强、高耐磨、高耐腐蚀和成本低等优点，在表面涂层领域具有广阔应用前景，在零件表面制备铁基非晶合金的方法目前主要是采用喷涂(超音速喷涂和等离子喷涂等)和相应铁基非晶合金粉末，但喷涂获得的涂层存在的最大问题在于涂层与零件基体结合强度低，约60MPa左右，如果零件在工作过程中受力较大，涂层容易脱落，导致零件失效，这就极大限制了铁基非晶合金的使用。
[0005]基于上述情况，如何将铁基非晶合金粉末用于磨损螺杆部件的修复，进而降低螺杆的使用成本是亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，采用激光熔覆的方式在螺杆磨损的部位熔覆一层铁基非晶合金，进而保证修复部位韧性的同时又能够使螺杆修复部位具有高硬和高耐磨性能，进而实现螺杆等精密零件的再制造加工。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，包括如下步骤：
[0008]步骤一、将磨损的螺杆放入到激光熔覆机构中，激光熔覆机构包括前部开门的封闭机箱，所述的机箱中部设置有工作台，所述的工作台上设置有与螺杆夹持配合并能够使螺杆转动的夹持转动装置，所述的机箱的上部设置有与夹持转动装置上的螺杆配合的激光熔覆装置，所述的激光熔覆装置配合有用于铁基非晶合金粉末运送的送粉装置，且激光熔覆装置上安装有视觉检测架，所述的视觉检测架上设置有视觉检测器，螺杆通过夹持转动装置夹持，完成夹持后通过视觉检测器对螺杆进行视觉检测，确定螺杆的磨损部位，然后通过激光熔覆装置配合送粉装置在螺杆磨损部位熔覆一层铁基非晶合金；
[0009]步骤二、将步骤一得到具有熔覆层进行打磨；
[0010]步骤三：对步骤二打磨后的熔覆层按照螺牙规格进行攻牙，完成螺杆的再造。
[0011]优选的，步骤一中用于激光熔覆形成铁基非晶合金的铁基非晶合金粉末，包括下述质量百分数的成分：0.6
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1.2％的碳(C)；0.5
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1.0％的硅(Si)；0.5
‑
1.0％的硼(B)；20
‑
25％的铬(Cr)；18
‑
23％的钼(Mo)；余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。
[0012]优选的，所述的铁基非晶合金粉末包括下述质量百分数的成分：包括下述质量百分数的成分：0.9％的碳(C)；0.75％的硅(Si)；0.75％的硼(B)；22.5％的铬(Cr)；20.5％的钼(Mo)；余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。
[0013]优选的，所述的铁基非晶合金粉末的制作包括如下步骤：按照配比称取纯铁、铁碳合金、硼铁、硅块、金属铬块和钼棒，将所有的原料放入感应加热熔炼，完成熔炼后气雾化或水雾化后筛分获得合金粉末的粒径为23
‑
180μm的铁基非晶合金粉末。
[0014]优选的，所述的工作台的中心还开设有粉料回收口，所述的粉料回收口下方配合有粉料回收箱。
[0015]优选的，所述的激光熔覆装置包括设置在机箱上部下侧的熔覆电机和熔覆安装块，所述的熔覆安装块通过轴承安装有熔覆活动丝杆，且熔覆活动丝杆与熔覆电机连接，所述的熔覆活动丝杆套接有熔覆活动块，所述的熔覆活动块的下方设置有激光器，激光器为3千瓦半导体激光器，光斑直径5mm，通过熔覆电机的转速控制激光器的激光扫描速度为6mm/s。
[0016]优选的，所述的送粉装置包括机箱上设置的粉料箱，所述的粉料箱连接有送粉管，所述的熔覆活动块处于激光器两侧的部位设置有喷粉安装块，喷粉安装块上安装有喷粉器，所述的喷粉器连接有出口竖直向下的喷粉管，且喷粉器通过送粉软管与送粉管连接。
[0017]优选的，所述的喷粉器有两个，且两个喷粉器配合的两根喷粉管关于激光器对称，所述的送粉管为两根，且通过两根送粉软管分别与两个喷粉器连接。
[0018]优选的，所述的视觉检测架安装在喷粉安装块的侧面，且高度低于熔覆安装块。
[0019]优选的，所述的夹持转动装置包括两个关于工作台中心对称的夹持转动结构，所述的夹持转动结构包括设置在机箱上的夹持活动气缸，所述的夹持活动气缸连接有夹持转动电机，所述的夹持转动电机连接有夹持转盘，所述的夹持转盘配合有夹持块并能使夹持块实现开合。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、采用激光熔覆的方式在螺杆磨损的部位熔覆一层铁基非晶合金，进而保证修复部位韧性的同时又能够使螺杆修复部位具有高硬和高耐磨性能，进而实现螺杆等精密零件的再制造加工；激光熔覆机构的结构设计，能够配合视觉检测实现封闭空间的螺杆自动修复。
[0022]2、本专利技术通过对铁基非晶合金粉末成分及其含量进行限定，适用于工件在
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45℃—500℃温度区间长期工作需要有高硬高耐磨高耐腐蚀的激光熔覆表面合金层，尤其是螺杆，所得激光熔覆铁基非晶合金粉末工艺性能好，在无需预热和后续热处理的条件下即可获得大面积一定厚度无裂纹的激光熔覆铁基非晶合金，熔覆层强度﹑硬度和耐磨性高，耐腐蚀性好。
[0023]3、熔覆装置通过电机和丝杆的配合实现激光器的移动，进而可以通过电机的转速控制激光器达到所需的扫描速度，同时还能够通过控制电机的转动角度达到控制激光器移
动的距离。
[0024]4、将送粉装置设置成两个喷粉器，并将喷粉管关于激光器对称，可以配合激光器的双向移动，扫描进行喷粉。
[0025]5、视觉检测架的高度设计，能够避免对激光器的移动进行干涉。
[0026]6、夹持转动装置采用两个夹持转动结构的设计，能够多螺杆的两端进行单独夹持转动，进而能够配合激光器实现螺杆的全方位激光熔覆。
附图说明
[0027]图1为激光熔覆机构的结构示意图；
[0028]图2为激光熔覆装置与喷粉结构的示意图；
[0029]图3为夹持转动装置的结构示意图。
[0030]图中所示文字标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将磨损的螺杆放入到激光熔覆机构中，激光熔覆机构包括前部开门的封闭机箱(1)，所述的机箱(1)中部设置有工作台(2)，所述的工作台(2)上设置有与螺杆夹持配合并能够使螺杆转动的夹持转动装置(3)，所述的机箱(1)的上部设置有与夹持转动装置(3)上的螺杆配合的激光熔覆装置(4)，所述的激光熔覆装置(4)配合有用于铁基非晶合金粉末运送的送粉装置，且激光熔覆装置(4)上安装有视觉检测架(9)，所述的视觉检测架(9)上设置有视觉检测器(10)，螺杆通过夹持转动装置(3)夹持，完成夹持后通过视觉检测器对螺杆进行视觉检测，确定螺杆的磨损部位，然后通过激光熔覆装置(4)配合送粉装置在螺杆磨损部位熔覆一层铁基非晶合金；步骤二、将步骤一得到具有熔覆层进行打磨；步骤三：对步骤二打磨后的熔覆层按照螺牙规格进行攻牙，完成螺杆的再造。2.根据权利要求1所述的一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，其特征在于，步骤一中用于激光熔覆形成铁基非晶合金的铁基非晶合金粉末，包括下述质量百分数的成分：0.6
‑
1.2％的碳(C)；0.5
‑
1.0％的硅(Si)；0.5
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1.0％的硼(B)；20
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25％的铬(Cr)；18
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23％的钼(Mo)；余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。3.根据权利要求2所述的一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，其特征在于，所述的铁基非晶合金粉末包括下述质量百分数的成分：包括下述质量百分数的成分：0.9％的碳(C)；0.75％的硅(Si)；0.75％的硼(B)；22.5％的铬(Cr)；20.5％的钼(Mo)；余量为铁(Fe)，其重量之和为100％。4.根据权利要求1所述的一种温度闭环控制的精密零件激光再制造加工工艺，其特征在于，所述的铁基非晶合金粉末的制作包括如下步骤：按照配比称取纯铁、铁碳合金、硼铁、硅块、金属铬块和钼棒，将所有的原料放入感应加热熔炼，完成熔炼后气雾化或水雾化后筛分获得合金粉末的粒径为23
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180μm的铁基非晶合金粉末。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽婷，李胜，韩立发，何培杰，郭慈淇，严颖琳，龙绮婷，曹颖，林泽佳，刘梓淇，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：