一种巴氏合金激光熔覆加工方法及激光熔覆件技术

本申请涉及一种巴氏合金激光熔覆加工方法，其涉及激光熔覆加工领域，该巴氏合金激光熔覆加工方法包括如下步骤：对基体材料的加工面进行表面处理；使所述基体材料相对于激光照射装置按设定轨迹运动；使用所述激光照射装置在所述基体材料的加工面上进行激光照射，形成基体材料熔池，并将巴氏合金丝送至激光照射所形成的激光光斑相对于所述基体材料的运动方向的前方0

【技术实现步骤摘要】
一种巴氏合金激光熔覆加工方法及激光熔覆件


[0001]本申请涉及激光熔覆加工领域，尤其是涉及一种巴氏合金激光熔覆加工方法，此外，本申请还涉及一种巴氏合金激光熔覆件。

技术介绍

[0002]激光熔覆技术是指在被涂覆基体表面上放置设定的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面薄层共同熔化，凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，它可以在廉价金属基材上熔覆具有特定功能的稀有金属材料，制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，在提供高的表面性能的同时降低成本，节约贵重稀有金属材料。
[0003]巴氏合金是一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金，软相基体使合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；外凸的硬质点起支承作用，有利于承载。巴氏合金因具备膨胀系数小、导热性好、耐腐蚀性及减磨性能优良等特性，广泛用作制备船舶、汽车及大型机械主轴的轴瓦、轴承、衬套等零件的工作面的材料，例如，作为钢厂轧机重要组成部件的油膜轴承，其衬套工作面多采用巴氏合金材料加工形成。
[0004]巴氏合金目前主要采用浇铸工艺加工覆盖在零件基体材料上，形成零件的工作面。传统的静态浇铸法主要包括基体的清洗与挂锡、合金的熔化、合金的浇铸与冷却等工艺步骤，操作过程复杂，且巴氏合金层易产生晶粒粗大、成分偏析、裂纹、缩孔、渣孔和脱壳等缺陷，严重影响巴氏合金的使用性能；同时，浇铸过程热输入大，钢体变形大，合金层浇铸厚度相对较厚，后期机加工去除量大，造成材料的浪费。近来也出现了采用巴氏合金粉进行激光熔覆的工艺，但是由于巴氏合金的熔点较低，一般远低于基体材料熔点，若采用传统的激光熔覆方法，使基材和巴氏合金粉末同时吸收激光能量而熔化，则极易造成巴氏合金的烧蚀氧化。现有的技术改进是先使用喷涂或预置粉末的方法，在基材表面形成机械结合的巴氏合金层，再使用较低功率的激光熔化巴氏合金，并与与基体产生一定冶金结合，这种方法对于熔覆层的厚度限制较大，增加厚度易造成结合不良，熔覆层整体脱落；为了形成加厚的巴氏合金层，专利申请CN108570674A和CN107803501A采用了多层叠加熔覆及重熔的加工方法，但这些方法均增加了熔覆层制备的工序，增加了工艺的复杂性，提高了加工成本，降低了加工的效率。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在巴氏合金激光熔覆工序复杂效率低下的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决巴氏合金激光熔覆效率低下的问题，本申请提供一种巴氏合金激光熔覆加工方法。
[0007]本申请提供的巴氏合金激光熔覆加工方法采用如下的技术方案：一种巴氏合金激光熔覆加工方法，包括如下步骤：对基体材料的加工面进行表面处理；使所述基体材料相对于激光照射装置按设定轨迹运动；使用所述激光照射装置在所述基体材料的加工面上进行激光照射，形成基体材料熔池，并将巴氏合金丝送至激光照射所形成的激光光斑在所述轨迹方向上的前方0
‑
1mm，使得所述巴氏合金丝在所述基体材料的加工面熔化，并与所述熔池融合形成巴氏合金熔覆层。
[0008]通过采用上述技术方案，通过将巴氏合金丝送至激光光斑移动方向前方0
‑
1mm的方法，使得巴氏合金丝在激光光斑在基体材料上所形成的基体材料熔池附近热传导和热辐射的作用下熔化，由于激光没有直接照射在巴氏合金丝上，不会造成巴氏合金的烧蚀；当激光光斑相对于基材向前运动时，激光光斑照射在已经充分熔化并铺展到基材表面的巴氏合金上，巴氏合金上的热量能够快速扩散到基材中而不易产生烧蚀，既避免了高功率激光对巴氏合金丝的直接照射所引起的气化，又能够保证熔化在基体材料表面的巴氏合金材料的量。本申请的巴氏合金激光熔覆加工方法，通过单次加工就能够使得巴氏合金熔覆层的厚度到达2mm以上，且巴氏合金熔覆层的厚度均匀，为后续机械加工后形成2mm的巴氏合金熔覆层提供了保证，且巴氏合金材料利用率高，激光熔覆加工效率高。
[0009]在一个具体的可实施方案中，所述表面处理的方法为，使用丙酮或者无水乙醇清洗所述基体材料的加工面。
[0010]通过采用上述技术方案，能够去除基体材料表面的杂质和油污，促进巴氏合金材料与基体材料之间的冶金结合，增加巴氏合金熔覆层与基体材料之间的结合力。
[0011]在一个具体的可实施方案中，使激光沿垂直于所述基体材料加工面的方向进行照射，将所述巴氏合金丝沿与激光照射方向成45
‑
60
º
夹角的方向送至所述基体材料的加工面。
[0012]通过采用上述技术方案，激光沿垂直于所述基体材料加工面的方向进行照射，基体材料在激光照射下升温效果更好，基体材料熔池稳定性高。巴氏合金丝沿与激光照射方向45
‑
60
º
夹角的方向送至基体材料的加工面，能够防止巴氏合金送丝机构与激光头之间的干涉，45
‑
60
º
的送丝方向，有利于送丝的稳定性，巴氏合金丝的顺应性也更好。
[0013]在一个具体的可实施方案中，所述基体材料相对于所述激光照射装置的运动速率为8
‑
20mm/s。
[0014]通过采用上述技术方案，基体材料相对于激光照射装置以8
‑
20mm/s的速率运动，激光束能够在基体材料表面形成合适深度的熔池，并能够保证熔池向周边基体材料的热传导所形成的温度，能够将周边区域的巴氏合金材料熔化，防止激光束直接照射在未熔化的巴氏合金材料上，造成巴氏合金材料的气化。
[0015]在一个具体的可实施方案中，所述巴氏合金丝的直径为1.5
‑
3mm，所述巴氏合金丝的送丝速度为1
‑
8m/min。
[0016]通过采用上述技术方案，通过控制巴氏合金丝的直径及送丝速度，能够控制巴氏合金材料在基体材料加工面的熔化量，从而控制巴氏合金熔覆层的厚度，并能够控制巴氏合金丝的熔化速度。
[0017]在一个具体的可实施方案中，控制所述基体材料相对于所述激光照射装置的运动轨迹，使得相邻的运动轨迹上所形成的巴氏合金熔覆层之间的搭接率为30
‑
50%。
[0018]通过采用上述技术方案，通过控制相邻运动轨迹上所形成的巴氏合金熔覆层之间的搭接率，能够防止单个运动轨迹上巴氏合金熔覆层边缘部分深度不足，保证巴氏合金熔覆层的整体均匀性。
[0019]在一个具体的可实施方案中，所述基体材料为油膜轴承衬套，所述加工面为所述油膜轴承衬套的内表面，所述油膜轴承衬套周向旋转，且所述激光照射装置沿所述油膜轴承衬套的轴向移动。
[0020]通过采用上述技术方案，能够在油膜轴承衬套的内表面形成螺旋形的巴氏合金激光熔覆加工轨迹，从而完成对油膜轴承衬套内表面的巴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巴氏合金激光熔覆加工方法，其特征在于：包括如下步骤：对基体材料的加工面进行表面处理；使所述基体材料相对于激光照射装置按设定轨迹运动；使用所述激光照射装置在所述基体材料的加工面上进行激光照射，形成基体材料熔池，并将巴氏合金丝送至激光照射所形成的激光光斑在所述轨迹方向上的前方0
‑
1mm，使得所述巴氏合金丝在所述基体材料的加工面熔化，并与所述熔池融合形成巴氏合金熔覆层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述表面处理的方法为，使用丙酮或者无水乙醇清洗所述基体材料的加工面。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使激光沿垂直于所述基体材料加工面的方向进行照射，将所述巴氏合金丝沿与激光照射方向成45
‑
60
º
夹角的方向送至所述基体材料的加工面。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基体材料相对于所述激光照射装置的运动速率为8
‑
20mm/s。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述巴氏合金丝的直径为1.5
‑
3mm，所述巴氏合金丝的送丝速度为1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，郑晶晶，齐欢，吴志玮，
申请(专利权)人：南京辉锐光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：