CN110747462A - 一种高速激光熔覆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速激光熔覆工艺，包括如下步骤：S1：基材表面预处理后，检测裂缝状况及修复表面的硬度，根据检测结果选用熔覆材料S2：熔覆准备：a、调整激光器聚焦镜焦距：测定激光实际出光焦点位置，通过对指示红光焦点位置的测量，确定激光离焦量，进而选定聚焦镜焦距范围；b、确定激光器的其它工艺参数：依据激光扫描速率、激光光斑尺寸与激光功率的匹配关系，选定激光器熔覆功率、光斑直径、熔覆扫描速率、与搭接率；c、将参数编写数控程序，将待修件定位、装夹、找正，运行数控程序，进行熔覆。本高速激光熔覆工艺，激光熔覆焊接部位具有耐磨性好，硬度相对较高，无裂纹现象，焊接层与母材融合率高，变形小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及熔覆工艺技术领域，尤其涉及一种高速激光熔覆工艺。
背景技术
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。
现有的激光熔覆技术主要是针对基体的外表面进行熔覆修复，为防止基体裂缝内部存在间隙，对基体熔覆的前置工作要求十分严格，基体需要进行长时间的定位与找正，保证其整体受力的均匀性，若是受力不均匀，容易出现修复后的间隙尺寸控制难度大，耐腐蚀性差；而高精度的定位又会导致工期变长，浪费大量的时间。
发明内容
本发明提出了一种高速激光熔覆工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种高速激光熔覆工艺，包括以下步骤：
S1：基材表面预处理后，检测裂缝状况及修复表面的硬度，根据检测结果选用熔覆材料，所用的熔覆材料与基体金属二者的热膨胀系数、熔点相近；
S2：熔覆准备：
a、调整激光器聚焦镜焦距：测定激光实际出光焦点位置，通过对指示红光焦点位置的测量，确定激光离焦量，进而选定聚焦镜焦距范围；
b、确定激光器的其它工艺参数：依据激光扫描速率、激光光斑尺寸与激光功率的匹配关系，选定激光器熔覆功率、光斑直径、熔覆扫描速率、与搭接率；
c、将参数编写数控程序，将待修件定位、装夹、找正，运行数控程序，进行熔覆；
S3：用二氧化碳激光器将熔覆材料分层熔覆在基体金属裂缝中，熔覆材料沉降并填充在裂缝中间隙内，沉降、自然凝固后，裂缝中的熔覆材料的填充高度低于裂缝高度，以填充高度低于裂缝高度1/10为佳；
S4：裂缝浅间隙及激光束扫描不到的边角处和局部腐蚀坑，采用焊接工艺进行修复；
S5：对修复后局部热处理，去除焊接应力。
优选的，S1表面预处理方法为：
a1：用电磨或细砂纸将锈蚀和杂质清除掉，并保证使裂缝露出金属光泽；
a2：用丙酮或无水乙醇将待熔覆附近清洗干净，去除油污杂质。
优选的，S3分层熔覆过程中，保持每层熔覆时，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角固定，并逐层进行裂缝内间隙熔覆修复，直至基体裂缝修复完成，采用激光熔覆与焊接相结合的方法对基体损伤后进行修复，解决了常规修复方法后出现裂纹的问题。
优选的，在进行同一层熔覆过程中，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角为熔覆基面对应的熔覆层与基体不产生干涉时的最大夹角。
优选的，在进行同一层熔覆过程中，激光束焦点与熔覆基面之间的距离保持固定。
优选的，S4中的焊接工艺为：
b1：用砂轮对基体待堆焊处锈蚀和杂质清除掉，待堆焊部位打磨至露出金属光泽，用丙酮将待堆焊面附近清洗干净，去除油污杂质；
b2：对待堆焊面进行渗透检测，无缺陷后方可用焊条进行补焊；
b3：对待补焊面进行损伤量及各部尺寸测量，根据实测结果确定补焊层次；
b4：焊接保证在熔合良好的情况下选取焊接电流的下限值，且采取多层、快速和间断焊；
b5：焊缝处要及时、充分地用清渣锤敲击，通过锤击焊缝来消除应力，防止裂缝；
b6：补焊完毕后，进行局部热处理，消除焊接应力。采用激光熔覆与焊接相结合的方法对基体损伤后进行修复，解决了常规修复方法后出现裂纹的问题。
优选的，补焊后将局部补焊的部位用电磨平整，去除表面硬点，对补焊表面进行渗透检测，检测结果必须符合JB／T9218-1999标准。
本发明提出的一种高速激光熔覆工艺，有益效果在于：
1、本高速激光熔覆工艺，激光熔覆焊接部位具有耐磨性好，硬度相对较高，无裂纹现象，焊接层与母材融合率高，变形小等优点。
2、其基体与焊接层的结合强度均不低于原母材，熔铸层及其界面组织细密，晶粒均匀细小，无气孔、夹渣、裂纹等影响机械性能的缺陷；
3、修复层具有较高的蠕变极限、良好的冲击韧性和较好的抗热疲劳层及断裂性能。
4、采用激光熔覆与焊接相结合的方法对基体损伤后进行修复，解决了常规修复方法后出现裂纹的问题。
5、采用本工艺对基体裂缝内部进行修复，可以获得良好的熔覆层，焊接打磨后，表面没有明显的裂纹，微观组织良好，满足使用性能，从而延长零件的使用寿命。同时，通过本发明的激光熔覆工艺，可对裂缝面改性以提高表面质量，节约生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
本发明提出了一种高速激光熔覆工艺，包括以下步骤：
S1：基材表面预处理后，检测裂缝状况及修复表面的硬度，根据检测结果选用熔覆材料，所用的熔覆材料与基体金属二者的热膨胀系数、熔点相近；
预处理方法为：
a1：用电磨或细砂纸将锈蚀和杂质清除掉，并保证使裂缝露出金属光泽；
a2：用丙酮或无水乙醇将待熔覆附近清洗干净，去除油污杂质。
S2：熔覆准备：
a、调整激光器聚焦镜焦距：测定激光实际出光焦点位置，通过对指示红光焦点位置的测量，确定激光离焦量，进而选定聚焦镜焦距范围；
b、确定激光器的其它工艺参数：依据激光扫描速率、激光光斑尺寸与激光功率的匹配关系，选定激光器熔覆功率、光斑直径、熔覆扫描速率、与搭接率；
c、将参数编写数控程序，将待修件定位、装夹、找正，运行数控程序，进行熔覆；修复层具有较高的蠕变极限、良好的冲击韧性和较好的抗热疲劳层及断裂性能。
S3：用二氧化碳激光器将熔覆材料分层熔覆在基体金属裂缝中，熔覆材料沉降并填充在裂缝中间隙内，沉降、自然凝固后，裂缝中的熔覆材料的填充高度低于裂缝高度，以填充高度低于裂缝高度1/10为佳；
分层熔覆过程中，保持每层熔覆时，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角固定，并逐层进行裂缝内间隙熔覆修复，直至基体裂缝修复完成，在进行同一层熔覆过程中，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角为熔覆基面对应的熔覆层与基体不产生干涉时的最大夹角，激光束焦点与熔覆基面之间的距离保持固定。
S4：裂缝浅间隙及激光束扫描不到的边角处和局部腐蚀坑，采用焊接工艺进行修复；
焊接工艺为：
b1：用砂轮对基体待堆焊处锈蚀和杂质清除掉，待堆焊部位打磨至露出金属光泽，用丙酮将待堆焊面附近清洗干净，去除油污杂质；
b2：对待堆焊面进行渗透检测，无缺陷后方可用焊条进行补焊；
b3：对待补焊面进行损伤量及各部尺寸测量，根据实测结果确定补焊层次；
b4：焊接保证在熔合良好的情况下选取焊接电流的下限值，且采取多层、快速和间断焊；
b5：焊缝处要及时、充分地用清渣锤敲击，通过锤击焊缝来消除应力，防止裂缝；
b6：补焊完毕后，进行局部热处理，消除焊接应力。
采用激光熔覆与焊接相结合的方法对基体损伤后进行修复，解决了常规修复方法后出现裂纹的问题。
补焊后将局部补焊的部位用电磨平整，去除表面硬点，对补焊表面进行渗透检测，检测结果必须符合JB／T9218-1999标准。
采用本工艺对基体裂缝内部进行修复，可以获得良好的熔覆层，焊接打磨后，表面没有明显的裂纹，微观组织良好，满足使用性能，从而延长零件的使用寿命。同时，通过本发明的激光熔覆工艺，可对裂缝面改性以提高表面质量，节约生产成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高速激光熔覆工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：基材表面预处理后，检测裂缝状况及修复表面的硬度，根据检测结果选用熔覆材料，所用的熔覆材料与基体金属二者的热膨胀系数、熔点相近；
S2：熔覆准备：
a、调整激光器聚焦镜焦距：测定激光实际出光焦点位置，通过对指示红光焦点位置的测量，确定激光离焦量，进而选定聚焦镜焦距范围；
b、确定激光器的其它工艺参数：依据激光扫描速率、激光光斑尺寸与激光功率的匹配关系，选定激光器熔覆功率、光斑直径、熔覆扫描速率、与搭接率；
c、将参数编写数控程序，将待修件定位、装夹、找正，运行数控程序，进行熔覆；
S3：用二氧化碳激光器将熔覆材料分层熔覆在基体金属裂缝中，熔覆材料沉降并填充在裂缝中间隙内，沉降、自然凝固后，裂缝中的熔覆材料的填充高度低于裂缝高度，以填充高度低于裂缝高度1/10为佳；
S4：裂缝浅间隙及激光束扫描不到的边角处和局部腐蚀坑，采用焊接工艺进行修复；
S5：对修复后局部热处理，去除焊接应力。
2.根据权利要求1所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：S1表面预处理方法为：
a1：用电磨或细砂纸将锈蚀和杂质清除掉，并保证使裂缝露出金属光泽；
a2：用丙酮或无水乙醇将待熔覆附近清洗干净，去除油污杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：S3分层熔覆过程中，保持每层熔覆时，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角固定，并逐层进行裂缝内间隙熔覆修复，直至基体裂缝修复完成。
4.根据权利要求3所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：在进行同一层熔覆过程中，激光轴线与熔覆基面法方向之间的夹角为熔覆基面对应的熔覆层与基体不产生干涉时的最大夹角。
5.根据权利要求3所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：在进行同一层熔覆过程中，激光束焦点与熔覆基面之间的距离保持固定。
6.根据权利要求1所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：S4中的焊接工艺为：
b1：用砂轮对基体待堆焊处锈蚀和杂质清除掉，待堆焊部位打磨至露出金属光泽，用丙酮将待堆焊面附近清洗干净，去除油污杂质；
b2：对待堆焊面进行渗透检测，无缺陷后方可用焊条进行补焊；
b3：对待补焊面进行损伤量及各部尺寸测量，根据实测结果确定补焊层次；
b4：焊接保证在熔合良好的情况下选取焊接电流的下限值，且采取多层、快速和间断焊；
b5：焊缝处要及时、充分地用清渣锤敲击，通过锤击焊缝来消除应力，防止裂缝；
b6：补焊完毕后，进行局部热处理，消除焊接应力。
7.根据权利要求6所述的一种高速激光熔覆工艺，其特征在于：补焊后将局部补焊的部位用电磨平整，去除表面硬点，对补焊表面进行渗透检测，检测结果必须符合JB／T9218-1999标准。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111748674A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 金华市小狸新材料科技有限责任公司 | 一种基于金属热处理的回火工艺 |
| CN113430432A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种高Zn轻质高强铝合金的制备方法 |
| CN115142702A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-10-04 | 华南理工大学 | 一种基于激光增材技术修复震损梁柱栓焊节点的方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111748674A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 金华市小狸新材料科技有限责任公司 | 一种基于金属热处理的回火工艺 |
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