一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法技术

一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，包括如下步骤，步骤一，选择多种合金粉末，按照一定配比进行混合，放入球磨机中球磨；步骤二，将球磨后的粉末在干燥炉中烘干；步骤三，选择为基体，对基体进行清洗，除油、除锈，随后放到干燥炉中保温；步骤四，采用预置粉末的方法进行涂覆，将步骤二中的粉末轻轻压实在步骤三中的基体表面，并尽量保证基体表面各处粉末厚度一致，即可进行一次热源熔覆，并在熔覆后进行表面处理从而在基体表面得到过渡层；步骤五，按照步骤四中的工艺参数在过渡层表面进行二次局部熔覆，此次熔覆在过渡层表面形成均匀分布的硬质凸起，随即对整个成品进行表面处理。本发明专利技术流程简单，生产效率高，成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法


[0001]本专利技术属于金属成型及制造
，具体涉及一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法。

技术介绍

[0002]钢化玻璃因其高硬度的特性广泛应用于建筑领域及各类交通工具中，与此同时在发生安全事故时，破除钢化玻璃变得更加困难。目前市面上的破玻工具大多为安全锤、弹簧逃生锤等近距离破玻工具且大多面向被困者，无法满足高空快速施救等无法近距离接触施救状况。为了方便营救人员进行快速破玻施救，破玻球作为新一代远距离破玻工具逐渐进入大众视野，成为破玻工具研究的新方向。
[0003]大多数破玻工具均采用整体材料，需要相应的模具进行开模制造，成本较高，工艺较为复杂，且无法完成远程及高空破玻。目前最佳的远程破玻工具为专利“一种抛掷式破玻球”(CN209933870U)中黄裕中等人提出的破玻球，该类破玻球采用10％
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30％氧化锆增韧70％
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90％氧化铝陶瓷结构，为目前破玻球的主要结构，该结构决定了其制造工艺不可避免的会产生成本高、工艺复杂的问题。超细粉体的团聚问题,氧化锆在基体中弥散不均匀等问题一直是工艺控制的难点，因此制造工艺不可避免地较为复杂；同时制备优质的Al2O3/ZrO2复合粉体是制备性能优异ZTA陶瓷的前提，优质的原材料必然会带来较高的成本。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术提供一种新的破玻球制造方法，在碳素钢上利用激光或等离子等热源熔覆含硬质相合金的增材制造多凸起抛掷式的破玻球。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，包括如下步骤，
[0007]步骤一，取粒度≤180μm、粉末纯度在99.5％以上的多种合金粉末，按照一定配比进行混合，放入球磨机中球磨2
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5个小时，至粉末粒度为40
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80um；
[0008]步骤二，将球磨后的粉末在干燥炉中经过1
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2h左右烘干，烘干温度范围120
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140℃；
[0009]步骤三，选择基体，对基体进行清洗，除油、除锈，随后放到干燥炉中保温，保温温度为80
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90℃；
[0010]步骤四，采用预置粉末的方法进行涂覆，将步骤二中的粉末轻轻压实在步骤三中的基体表面，并尽量保证基体表面各处粉末厚度一致，预置粉末厚度为1
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5mm，即可按照所设定工艺参数进行一次热源熔覆，此次熔覆在基体表面进行均匀熔覆，并在熔覆后进行表面处理从而在基体表面得到均匀过渡层，过渡层厚度为1
‑
4mm；
[0011]步骤五，在过渡层表面再次铺粉压实6
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12mm，采用步骤四种所设定的工艺参数进行二次局部熔覆，此次熔覆在过渡层表面形成均匀分布的硬质凸起，所述硬质凸起在基体表面分布有12
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18个，高度为1
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4mm，随即对整个成品进行喷砂处理。
[0012]优选地，所述基体为H13钢，Q235钢，T8，T12，GGr15钢或cr12钢中的一种。
[0013]优选地，所述基体为球体。
[0014]优选地，所述热源为激光、等离子。
[0015]优选地，所述多种合金粉末为自熔性金属粉末与硬质合金粉末混合构成的复合粉末。
[0016]优选地，所述自熔性金属粉末包括铁基、镍基、钴基其中一种以上混合所成的自熔性金属粉末或是AlCoCrFeNiNb系列高熵合金粉末构成的自熔性金属粉末，所述硬质合金包括WC，TiC。
[0017]优选地，所述镍基自熔性粉末为Ni60粉末，所述多种合金粉末为向Ni60粉末中加入40％质量分数的WC粉末所形成的复合粉末。
[0018]优选地，所述NbFeCoNiCrAl系列高熵合金粉末原子比例配比为1∶1∶1∶1∶1∶1，WC粉末按质量分数25％的形式加入配制好的高熵合金Al、Co、Cr、Fe、Ni、Nb0.75粉末中。
[0019]进一步地，在步骤四种，采用激光熔覆时，所述工艺参数为：光斑直径为3～5mm，扫描速度为4～8mm/s，激光功率为1000～2000W，送粉量为12～18g/min，搭接系数为0.5～0.8；采用等离子熔覆时，所述工艺参数为：等离子气为氩气，工作电流120～200A，工作电压15～25V，保护气体流量1.2m3/h，离子气体流量0.8m3/h，喷嘴距表面距离10～15mm，扫描速度120～220mm/min。
[0020]本专利技术有益效果：
[0021]本专利技术采用激光或等离子等热源增材制造的方式完全摆脱了传统破玻工具制造需要模具的限制，大大简化了工艺流程，提高了产品的生产率；用较为廉价普通碳素钢做为基体的增材制造，不仅保证了破玻球的硬度，而且规避了使用较为昂贵的整体材料，大大节约了生产成本；采用二次熔覆的方式进行含硬质相高熵合金的熔覆，一次熔覆的过渡层避免了在硬质凸起处出现Fe含量过高影响硬度的情况，保证了硬质突起的硬度；采用激光或等离子等热源熔覆的方式得到的凸起更加锋利，进一步缩短了抛掷距离，减小了抛掷力度，更加方便快速破玻；对破玻球实现大规模生产应用起到较大的推进作用。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的制备工艺流程框图；
[0023]图2为本专利技术制造过程中的一次熔覆后组织控制和热处理工艺流程框图；
[0024]图3为本专利技术中实施例一获得的破玻球其合金层及融合区的显微组织图；
[0025]图4为本专利技术中实施例一获得的破玻球其合金层显微硬度分布图；
[0026]图5为本专利技术获得的破玻球的结构示意图；
[0027]图中：1普通碳素钢基体；2一次熔覆层，3二次熔覆凸起。
具体实施方式
[0028]本专利技术的一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，以碳素钢球作为基体，通过激光等离子等热源熔覆的方式在基体表面熔覆硬质合金凸起，其制造工艺要点包括：首先是结合性良好的普通碳素钢品种与需熔覆的含硬质相合金的选取，其次是用普通碳素钢作原料，激光或等离子等作加热源的增材制造熔覆工艺，最后是破玻球制造过
程中的组织控制和热处理工艺。
[0029]高品质原料、原料与含硬质相合金间良好的结合性是制造高品质破玻球的基础，由于高能束熔覆能量集中，增材制造过程中不可避免会有基体内元素向熔覆层渗入，需充分考虑熔覆过程中碳素钢内的Fe及C对合金熔覆层的影响，根据相关文献对基体碳素钢与含硬质相合金熔覆层进行合理的配置；此外，为保证原料的高品质，普通碳素钢内杂质成分的要求必须控制在O＜0.08％，N＜0.002％，H＜0.001％，有加入≤0.005％的细化晶粒的元素。
[0030]选择以激光或等离子作为热源是因为其能够实现对熔覆层与基体的快速加热和冷却，稳定，熔覆成形后对基体的热影响小，基体与熔覆层之间为良好的冶金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，取粒度≤180μm、粉末纯度在99.5％以上的多种合金粉末，按照一定配比进行混合，放入球磨机中球磨2
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5个小时，至粉末粒度为40
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80um；步骤二，将球磨后的粉末在干燥炉中经过1
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2h左右烘干，烘干温度范围120
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140℃；步骤三，选择基体，对基体进行清洗，除油、除锈，随后放到干燥炉中保温，保温温度为80
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90℃；步骤四，采用预置粉末的方法进行涂覆，将步骤二中的粉末轻轻压实在步骤三中的基体表面，并尽量保证基体表面各处粉末厚度一致，预置粉末厚度为1
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5mm，即可按照所设定工艺参数进行一次热源熔覆，此次熔覆在基体表面进行均匀熔覆，并在熔覆后进行表面处理从而在基体表面得到均匀过渡层，过渡层厚度为1
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4mm；步骤五，在过渡层表面再次铺粉压实6
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12mm，采用步骤四种所设定的工艺参数进行二次局部熔覆，此次熔覆在过渡层表面形成均匀分布的硬质凸起，所述硬质凸起在基体表面分布有12
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18个，高度为1
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4mm，随即对整个成品进行喷砂处理。2.根据权利要求1所述的一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，其特征在于：所述基体为H13钢，Q235钢，T8钢，T12钢，GGr15钢或cr12钢中的一种。3.根据权利要求1或2所述的一种基于热源熔覆法的基体带凸起结构破玻球制造方法，其特征在于：所述基体为球体。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，龚寅卿，周怡成，汪昌顺，李孟钊，李成林，薛龙建，杨兵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：