一种金属零件金属熔覆修复方法技术

本发明专利技术涉及金属材料加工技术领域，且公开了一种金属零件激光熔覆修复方法，具体制备过程包括粉末的选择、粉末的筛选、粉末的设计、粉末的准备、零件表面准备、激光熔覆过程以及后处理这七个基本的步骤。本发明专利技术通过本发明专利技术根据待修复零件的材料选择熔覆的主粉末，利用热力学软件计算主粉末的凝固温度区间与其熔点的关系，判断是否需要加入添加粉末以降低混合粉末的凝固温度区间，通过加入添加粉末，提高混合粉末的性能，从而保证使用混合粉末修复后的零件性能优越，达到延长零件使用寿命的目的，且本发明专利技术方法过程简便易行、效率高、成本低，有利于推广使用。利于推广使用。利于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种金属零件金属熔覆修复方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，具体为一种金属零件金属熔覆修复方法。

技术介绍

[0002]激光熔覆技术是近些年发展起来的一项新型零件表面加工改性技术。该技术利用激光束照射到零件表面，在表面形成金属熔池。通过喷嘴向熔池中喷射金属粉末，粉末在熔池中熔化、凝固，与零件基体金属结合，从而实现零件表面熔覆金属层的方法。该技术具有热影响区小、与零件基体材料结合强度高、零件基本无热变形、自动化程度高等优点，广泛应用于航空航天、能源技术、石油化工等行业。
[0003]腐蚀、磨损、疲劳是金属零件常见的三大失效方式。腐蚀和磨损是零件表面产生破坏，疲劳引起的表面微裂纹也往往是疲劳断裂的主要原因，因而三大失效方式均产生于零件表面。采用激光熔覆方法修复零件表面被破坏的区域，是提高零件使用寿命的有效途径。然而激光熔覆技术要求材料凝固温度区间小、热裂倾向小、可焊性高，导致并非所有的金属均适用，尤其是高强度、高韧性的锻造用金属材料。
[0004]针对上述问题，本专利技术公开一种金属零件激光熔覆修复方法，解决锻造用金属材料易产生熔覆缺陷的问题，提高零件修复质量和性能。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中提出的现有金属零件激光熔覆修复方法在使用过程中存在的不足，本专利技术提供了一种金属零件金属熔覆修复方法，具备能够解决锻造用金属材料易产生熔覆缺陷的问题，可以提高零件修复质量，延长零件使用寿命，降低生产成本的优点，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种金属零件金属熔覆修复方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、粉末的选择：根据待修复零件的材料成分，选择激光熔覆采用的主粉末成分及添加粉末的成分，主粉末成分保持与锻造零件材料成分相同，粗选3
‑
5种添加粉末作备选；
[0008]步骤二、粉末的筛选：借助多元合金相图和热力学计算软件，计算该主粉末成分材料的凝固温度区间；
[0009]当其凝固温度区间较大时，应加入添加粉末，添加粉末应该与主粉末成分类似，且该类型粉末材料牌号应适合于焊接、铸造成型；
[0010]改变添加粉末的类型或含量，计算混合成分粉末对应的凝固温度区间，选择凝固温度区间小的粉末类型和含量；
[0011]步骤三、粉末的设计：依据待采用的激光熔覆工艺参数和添加粉末的含量，设计添加粉末的粒径；
[0012]添加粉末的粒径与熔敷道宽度、粉末含量具有以下关系：粉末熔敷焊道宽度越小、添加粉末含量越少，粉末粒径应越小；
[0013]步骤四、粉末的准备：称量所需量的主粉末和添加粉末，将添加粉末首先置于球磨机中，球磨到所需的粉末粒径，再向球磨机中加入主粉末，主粉末与添加粉末共同球磨，球磨过程中，抽检粉末均匀性，当两种粉末混合均匀时，停止球磨，取出粉末待用；
[0014]步骤五、零件表面准备：先将零件表面的损伤部分挖除，用酒精清洗，去除熔敷区表面油污，产生清洁的表面；
[0015]步骤六、激光熔覆过程：依据熔敷材料类型选择熔敷工艺参数，包括激光功率、熔敷速度、熔敷道宽度。依据熔敷修复区形状和尺寸，设定熔敷过程控制程序，开始熔敷修复过程；
[0016]步骤七、后处理：熔敷修复后，依据零件材料类型、成分、性能要求，选择热处理工艺参数，进行熔敷后热处理。
[0017]优选的，步骤二中，利用热力学计算软件绘制温度
‑
固相体积分数，计算多元合金凝固温度区间，当主粉末成分材料的凝固温度区间大于其熔点的20％时，判定主粉末易产生热裂纹，需要加入添加粉末；在加入添加粉末后，当混合粉末的凝固温度区间小于其熔点的10％时，即判定为添加粉末有效。
[0018]优选的，步骤三中，添加粉末为高温合金材料时，其激光熔敷道宽度为120微米，添加粉末含量每增加1％，添加粉末粒径可增大1.2微米；添加粉末为高强铝合金时，其激光熔覆道宽度为90微米，添加粉末含量每增加1％，添加粉末粒径可增大1.5微米。
[0019]优选的，步骤四中，球磨机为行星式球磨机，添加粉末的初始直径和设计直径与球磨时间具有如下关系：锻造高温合金添加粉末时，其初始直径和设计直径每相差1微米，球磨时间增加20min；锻造铝合金添加粉末时，其初始直径和设计直径每相差1微米，球磨时间增加13min。
[0020]本专利技术具备以下有益效果：
[0021]1、本专利技术通过本专利技术根据待修复零件的材料选择熔覆的主粉末，利用热力学软件计算主粉末的凝固温度区间与其熔点的关系，判断是否需要加入添加粉末以降低混合粉末的凝固温度区间，通过加入添加粉末，提高混合粉末的性能，从而保证使用混合粉末修复后的零件性能优越，达到延长零件使用寿命的目的，且本专利技术方法过程简便易行、效率高、成本低，有利于推广使用。
[0022]2、本专利技术通过在主粉末中加入添加粉以改良主粉末的强度、韧性，解决传统单一主粉末仅适用熔覆材料凝固温度区间小、热裂倾向小、可焊性高的金属材料，从而扩大混合后的粉末所能够熔覆修复的金属材料的范围，使其适用于修复高强度、高韧性的锻造用金属材料，提高零件修复质量和性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的金属零件激光熔覆修复方法工艺流程说明；
[0024]图2为制备的7050+Al
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Mg
‑
Si混合粉末扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1和附图2所示，有以下实施例：
[0027]实施例一：铝合金桁架表面磨损区的修复
[0028]步骤一、粉末的选择：
[0029]桁架材料为7050铝合金，主粉末选择为7050铝合金粉末。待筛选的添加粉末为Al
‑
Mg粉末、Al
‑
Mg
‑
Si粉末、Al
‑
Mg
‑
Cu粉末。
[0030]步骤二、粉末的筛选：
[0031]利用热力学计算软件Pandat计算发现，7050铝合金粉末凝固温度区间约150℃，大于合金熔点660℃的20％，故需要添加粉末。利用Pandat计算发现加入Al
‑
Mg粉末、Al
‑
Mg
‑
Si粉末能有效降低凝固温度区间。Al
‑
Mg粉末加入约23％时，产生最小凝固温度区间52℃。Al
‑
Mg
‑
Si粉末加入约12％时，凝固温度区间最小为38℃。因此选择Al
‑
Mg
‑
Si粉末为添加粉末。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属零件金属熔覆修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、粉末的选择：根据待修复零件的材料成分，选择激光熔覆采用的主粉末成分及添加粉末的成分，主粉末成分保持与锻造零件材料成分相同，粗选3
‑
5种添加粉末作备选；步骤二、粉末的筛选：借助多元合金相图和热力学计算软件，计算该主粉末成分材料的凝固温度区间；当其凝固温度区间较大时，应加入添加粉末，添加粉末应该与主粉末成分类似，且该类型粉末材料牌号应适合于焊接、铸造成型；改变添加粉末的类型或含量，计算混合成分粉末对应的凝固温度区间，选择凝固温度区间小的粉末类型和含量；步骤三、粉末的设计：依据待采用的激光熔覆工艺参数和添加粉末的含量，设计添加粉末的粒径；添加粉末的粒径与熔敷道宽度、粉末含量具有以下关系：粉末熔敷焊道宽度越小、添加粉末含量越少，粉末粒径应越小；步骤四、粉末的准备：称量所需量的主粉末和添加粉末，将添加粉末首先置于球磨机中，球磨到所需的粉末粒径，再向球磨机中加入主粉末，主粉末与添加粉末共同球磨，球磨过程中，抽检粉末均匀性，当两种粉末混合均匀时，停止球磨，取出粉末待用；步骤五、零件表面准备：先将零件表面的损伤部分挖除，用酒精清洗，去除熔敷区表面油污，产生清洁的表面；步骤六、激光熔覆过程：依据熔敷材料类型选择熔敷工艺参数，包括激光功率、熔敷速度、熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙建周，彭丰，
申请(专利权)人：安徽铭谷激光智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：