一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于激光增材制造用铜合金材料，特别是涉及一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于激光增材制造用铜合金材料，特别是涉及一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料及其制备方法
。
技术背景
[0002]精锻机也叫“径向锻机”，是世界上最先进的锻造设备之一
。
主机通过一组齿轮传递到对称布置的偏心轴带动相应的连杆做往复运动，实现不断锻打过程
。
精锻机具有锻打频率高
、
速度快
、
每次变形量小，可实现从坯料到成品的直接加工
。
同时，多个锤头同步同时从多个方向锻打，使金属变形处于多向压应力状态，有利于提高金属的塑性
。
径向锻机频次
200
‑
1000
次
/min
，锻造频次高，坯料受打击产生的热量可抵消坯料散失到环境中的热量，加工过程中坯料温度变化很小；因此，又被成为等温锻造机
。
由于具有等温锻造的特点，对于加工温度范围窄难变形的高合金高速钢
、
模具钢
、
轴承钢
、
钛合金等生产中更加适用
。
此外，精锻机自动化程度高，所生产的锻件精度较高，锻造出的产品性能更加优异
。
目前，我国现有的精锻机大多为进口设备，设备总价昂贵
。
随着使用时间的延长，很多核心部件的磨损影响锻造整体精度，进而影响产品质量
。
进口备件价值较高，维护成本较大，随着中国与国外对外贸易摩擦不断加大，原本就供货周期较长的情况下更增加了很多不确定性，严重影响钢厂正常生产
。
[0003]目前，精锻机铜板备件为进口整体铜件，通过螺栓固定在机架上，铜板偏心轴旋转带动滑块运动从而进行有频次的冲击滑动，频次可达
200
‑
1000
次
/min
，要求铜板既有一定强度能够保证在不断冲击磨损下不断裂，又要求铜板有一定吸能作用缓解滑块对铜板不断冲击，同时还要求铜板具有优异的耐磨性，铜板磨损量达到
2mm
将无法使用
。
下线铜板通常由于不断冲击，变形会比较大，就是由于整体铜板强度较低，严重时会将固定螺栓折断造成事故
。
[0004]基于铜板存在进口件价值高昂
、
供货周期长等不可预见风险，因此核心部件国产化势在必行，国内有很多研究院在研究选用不同铜合金取代进口铜板，效果始终未能达到进口水平
。
本专利技术采用的激光增材制造的铜板为钢铜复合结构，基板为优选的高强度钢，在钢上激光熔覆耐磨铜合金，在强度上远高于铜，不存在断裂风险
。
同时，激光熔覆粉末柔韧性较高，可通过添加不同合金元素实现铜合金固溶强化，从而提高铜层的强度及耐磨性
。

技术实现思路

[0005]基于上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提出一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料及其制备方法
。
包含整体复合制造技术，包括毛坯料选择
、
涂层材料和工艺方法
。
本专利技术采用涂层材料对基材表面熔覆后，具有优异的抗冲击性能，使用寿命内的磨损量与进口平齐，但整体制造成本远低于进口铜板；采用复合制造方法，在保证使用寿命的同时，能够降低企业生产成本
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案
。
[0007]一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，该合金材料为添加固体润滑剂
Ni
‑
M
O
S2和耐磨硬质相
TiB2的铜基合金粉末，包括以下质量百分比组分成：
Ni
‑
M
O
S2粉末
1%
‑
10%
，
TiB2粉末
5%
‑
15%
，余量为铜基合金粉末
。
[0008]进一步地，铜基合金粉末是包括以下质量百分比组分：
5%
‑
12% Ni、9%
‑
10%Sn、4%
‑
5%Fe
，
0.2%
‑
1%Al
，
0.3%
‑
0.8%Co
，
1.2%
‑
5.5%Ti
，余量为铜
。
[0009]优选的，
Ni
‑
M
O
S2粉末粒度为
200~+300
目，纯度为
99%
以上
。
[0010]优选的，
TiB2粉末粒度为
‑
800~+500
目，纯度为
99%
以上
。
[0011]优选的，铜基合金粉末粒度为
‑
125~+300
目
。
[0012]一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料的制备方法，具体步骤如下：步骤
1、
采用基材毛坯，材质
42CrMo
调质钢热处理，热处理后硬度
32~35HRC
，抗拉强度＞
1100Mpa
；步骤
2、
然后机加车削到既定尺寸，机加后安装在专用工装上，用螺栓进行固定，防止熔覆过程中变形；步骤
3、
制备功能层合金粉末，粉末通过混粉器进行混合，混合均匀的粉末按照激光熔覆工艺参数，用来进行铜板表面熔覆工作，其中功能层合金粉末的质量百分比配比如下：
Ni
‑
M
O
S2粉末
1%
‑
10%
，
TiB2粉末
5%
‑
15%
，余量为铜基合金粉末；铜基合金粉末包括以下质量百分比组分：
5%
‑
12% Ni、9%
‑
10%Sn、4%
‑
5%Fe
，
0.2%
‑
1%Al
，
0.3%
‑
0.8%Co
，
1.2%
‑
5.5%Ti
，余量为铜；步骤
4、
熔覆后进行表面探伤合格后进行热处理，热处理工艺为
520℃
，保温2小时，空冷冷却；步骤
5、
进行磨削加工到尺寸要求
。
[0013]进一步地，步骤3中激光熔覆工艺参数为：送粉量
20g/min
‑
35g/min
，激光功率
2.5kw
‑
3.0kw
，光斑直径
4.0mm
，扫描速度
800mm/min<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，其特征在于，该合金材料为添加固体润滑剂
Ni
‑
M
O
S2和耐磨硬质相
TiB2的铜基合金粉末，包括以下质量百分比组分成：
Ni
‑
M
O
S2粉末
1%
‑
10%
，
TiB2粉末
5%
‑
15%
，余量为铜基合金粉末
。2.
根据权利要求1所述的用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，其特征在于，所述铜基合金粉末是包括以下质量百分比组分：
5%
‑
12% Ni、9%
‑
10%Sn、4%
‑
5%Fe
，
0.2%
‑
1%Al
，
0.3%
‑
0.8%Co
，
1.2%
‑
5.5%Ti
，余量为铜
。3.
根据权利要求1所述的用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，其特征在于，所述
Ni
‑
M
O
S2粉末粒度为
200~+300
目，纯度为
99%
以上
。4.
根据权利要求1所述的用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，其特征在于，所述，
TiB2粉末粒度为
‑
800~+500
目，纯度为
99%
以上
。5.
根据权利要求1所述的用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜合金材料，其特征在于，所述铜基合金粉末粒度为
‑
125~+300
目
。6.
一种用于激光复合制造精锻机耐冲击耐磨铜板材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤
1、
采用基材毛坯，材质
42CrMo
调质钢热处理，热处理后硬度
32~35HRC
，抗拉强度＞
1100Mpa<...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍凤萍，陈海涛，董思远，陈健，杨艳秋，
申请(专利权)人：沈阳大陆激光工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：