超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法及机床技术

本发明专利技术提供了超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法及机床，(1)对工件待熔覆面进行预处理；(2)将合金粉末筛分后置于烘箱烘烤，保温设定时间后加入内壁熔覆设备送粉器内备用；(3)将工件装夹在内孔超高速熔覆机床上；(4)调整光斑大小及送粉头高度，确定熔覆起始点与终点位置坐标；(5)设定加工参数，开启加工程序，对工件内壁熔覆一层具有一定厚度的合金熔覆层。所得合金熔覆层内部组织致密，无气孔、开裂问题，与基材呈现良好的冶金结合，具有优异的耐磨损耐腐蚀性能。解决了部分管件、缸体等工件内壁使用过程中易出现的锈蚀、磨损等一系列问题。系列问题。系列问题。

【技术实现步骤摘要】
超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法及机床


[0001]本专利技术涉及工件内壁熔覆
，尤其是超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法及机床。

技术介绍

[0002]在工程机械、石油化工、航空航天等领域，许多管件或缸体的内壁在其所处的弱酸性、潮湿、高压冲击等恶劣工作环境下，会逐步的出现腐蚀、磨损等一系列问题，严重制约其使用寿命，并由此可能带来诸多生产安全隐患。
[0003]传统表面加工方法如电镀、堆焊、喷涂等在内壁表面加工方面均存在一定的局限性，如电镀工艺存在镀层薄、脱落、污染等问题，堆焊工艺热输入量大易导致工件变形开裂，喷涂工艺制备的涂层与基材结合差等问题，因此，亟需寻求一种新的表面处理技术实现低成本、高效率等工件内壁增材制造，并切实改善其耐磨耐腐蚀性能。
[0004]超高速激光熔覆技术是一种激光表面改性技术，采用同步送粉的方式，利用高能量的激光束将合金粉末与高速运动的基材表面同时熔化，并快速凝固形成稀释率低、与基材冶金结合的熔覆层。该技术在高效率制备表面粗糙度极低、内部组织致密的熔覆层的同时，可通过调整合金材料实现不同性能熔覆层的制备。相比于传统电镀、堆焊、喷涂等方法，具有极大的优势。
[0005]目前大家对超高速熔覆技术的研究与应用主要集中在回转体结构的轴类件外表面激光熔覆，对内壁超高速激光熔覆的研究相对较少，且熔覆层组织疏散、有气孔、易开裂。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法及机床，用于解决现有工件内壁熔覆层组织疏散、有气孔、易开裂的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，该方法包括以下步骤：
[0009](1)对工件待熔覆面进行预处理；
[0010](2)将合金粉末筛分后置于烘箱烘烤，保温设定时间后加入内壁熔覆设备送粉器内备用；
[0011](3)将工件装夹在内孔超高速熔覆机床上；
[0012](4)调整光斑大小及送粉头高度，确定熔覆起始点与终点位置坐标；
[0013](5)设定加工参数，开启加工程序，对工件内壁熔覆一层具有一定厚度的合金熔覆层。
[0014]进一步地，熔覆结束后，将工件从机床上拆卸下来，置于空气中自然冷却；将冷却后的工件对熔覆层磨削加工至使用尺寸。
[0015]进一步地，步骤(1)中熔覆前尺寸为目标使用尺寸+保留熔覆层厚度的两倍。
[0016]进一步地，步骤(2)中合金粉末粒度为80
‑
600目，霍尔流速在12
‑
20(sec/50g)。
[0017]进一步地，步骤(2)中合金粉末烘烤温度为80
‑
120℃，时间不低于60min。
[0018]进一步地，步骤(2)中合金粉末成分如下：按重量份计：C:0.05％
‑
0.2％,Si:0.5％
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3％,Cr:15％
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30％,Ni:2.5％
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10％,B:0.25％
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1.5％,Mn：0.5％
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1.5％，Mo:1％
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5％，余量为Fe。
[0019]进一步地，步骤(3)中，固定工件，并对工件找正，对工件找正要求为工件待熔覆表面前端与后端圆周方向跳动要求不大于0.3mm。
[0020]进一步地，步骤(4)中，光斑大小为1.2mm
‑
1.8mm,熔覆头高度要求为高于工件12mm
‑
16mm,此时粉班位于工件上方1mm
‑
2mm。
[0021]进一步地，步骤(5)中，加工参数包括激光器功率为5000W～8000W,熔覆线速度为25m/min～50m/min,搭接率70％～80％,熔覆厚度0.2mm
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1mm；送粉器单位时间送粉量20g/min～100g/min，送粉方式为载气式送粉，气体选择惰性气体，气流量在5L/min
‑
30L/min。
[0022]超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的机床，包括床身、数控系统，用于固定工件的卡盘和托架，还包括安装在床身上的移动立柱、送粉器、激光器以及熔覆头；所述卡盘的转动轴作为主轴，熔覆时，主轴、送粉器、激光器依次启动，以螺旋线的方式实现对工件整个待加工表面熔覆，程序结束时，激光器停止出光，送粉器停止出粉，熔覆头退出工件后移动至安全位置。
[0023]
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0024]1、本专利技术所提供的对工件内壁进行熔覆的方法所得合金熔覆层内部组织致密，无气孔、开裂问题，与基材呈现良好的冶金结合，具有优异的耐磨损耐腐蚀性能。解决了部分管件、缸体等工件内壁使用过程中易出现的锈蚀、磨损等一系列问题。
[0025]2、同时，该方法生产效率高，成本低，材料利用率高，熔覆层厚度精准可控、加工过程稳定。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术熔覆层金相组织；
[0028]图2是本专利技术机床立体结构图；
[0029]图3是本专利技术机床主视图。
具体实施方式
[0030]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例
绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。
[0031]一种超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，该方法包括以下步骤：
[0032](1)对工件待熔覆面进行预处理，使用车、磨等加工方式将工件加工至熔覆前的尺寸，清理表面的锈蚀、油污。
[0033](2)将合金粉末经筛网筛分后置于烘箱烘烤，保温一定时间后加入内壁熔覆设备送粉器内备用。
[0034](3)将工件装夹在内孔超高速熔覆机床上，使用卡盘与托架配合将工件进行固定，并使用百分表对工件进行找正。
[0035](4)调整光斑大小至合适，调整送粉头高度至合适，确定熔覆起始点与终点位置坐标。
[0036](5)设定加工参数，编辑加工程序，程序包含了了激光器、送粉器的开关指令以及机床的运动指令。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：(1)对工件待熔覆面进行预处理；(2)将合金粉末筛分后置于烘箱烘烤，保温设定时间后加入内壁熔覆设备送粉器内备用；(3)将工件装夹在内孔超高速熔覆机床上；(4)调整光斑大小及送粉头高度，确定熔覆起始点与终点位置坐标；(5)设定加工参数，开启加工程序，对工件内壁熔覆一层具有一定厚度的合金熔覆层。2.根据权利要求1所述一种超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，熔覆结束后，将工件从机床上拆卸下来，置于空气中自然冷却；将冷却后的工件对熔覆层磨削加工至使用尺寸。3.根据权利要求1所述超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，步骤(1)中熔覆前尺寸为目标使用尺寸+保留熔覆层厚度的两倍。4.根据权利要求1所述超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，步骤(2)中合金粉末粒度为80
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600目，霍尔流速在12
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20(sec/50g)。5.根据权利要求1所述一种超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，步骤(2)中合金粉末烘烤温度为80
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120℃，时间不低于60min。6.根据权利要求1所述超高速激光熔覆制备耐腐蚀耐磨熔覆层的方法，其特征是，步骤(2)中合金粉末成分如下：按重量份计：C:0.05％
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0.2％,Si:0.5％
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3％,Cr:15％
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30％,Ni:2.5％
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10％,B:0.25％
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【专利技术属性】
技术研发人员：李先帅，侯帅，邵伟，张建民，李同广，
申请(专利权)人：山东雷石智能制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：