專利名稱：一種激光熔敷復(fù)合粉末及對(duì)廢舊輥道輥表面再制造的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到裝備再制造工程技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種熱軋傳輸輥道輥的激光熔敷復(fù)合粉末及對(duì)廢I日輥道輥表面再制造的方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來，以優(yōu)質(zhì)、高效、安全、可靠、節(jié)能、節(jié)材為目標(biāo)的裝備再制造表面工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。尤其是針對(duì)因磨損、腐蝕、疲勞而喪失尺寸及表面功能的廢舊部件，采用再制造表面工程技術(shù)完全可以重新恢復(fù)部件尺寸，并賦予其耐高溫、防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、防輻射等優(yōu)異性能，形成性能優(yōu)異的再制造裝備或部件產(chǎn)品。以冶金行業(yè)為例，磨損、腐蝕、疲勞等對(duì)冶金設(shè)備造成巨大的損失。我國(guó)每年因此而報(bào)廢的冶金部件如各種軋輥、輥道輥、支撐輥、退火爐底輥、煉鋼用氧槍、高爐風(fēng)口、連鑄結(jié)晶器等數(shù)億噸，有些還是價(jià)格昂貴的進(jìn)口件。其中輥道輥是傳輸熱軋鋼板鋼帶的關(guān)鍵部件，數(shù)量是各種輥類部件中最多的，每年必須耗用大量的備品備件。但這些輥道輥部件的報(bào)廢大部分是因?yàn)楸砻姘l(fā)生磨損、腐蝕或疲勞而引起的尺寸不夠、表面特種功能喪失等，整個(gè)部件的基體還可恢復(fù)利用。絕大部分可以采用表面強(qiáng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)再制造，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)材、循環(huán)利用、減少排放等重大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，可用于裝備部件再制造的表面強(qiáng)化技術(shù)有熱噴涂、堆焊、氣相沉積、電鍍、化學(xué)鍍、激光熔敷等。其中，電弧堆焊、等離子堆焊技術(shù)已經(jīng)在軋輥、支承輥、輥道輥等冶金部件的表面再制造產(chǎn)業(yè)化中獲得應(yīng)用，但它存在的缺點(diǎn)較多，如堆焊稀釋率高，堆焊材料與堆焊層成分存在差距；堆焊層熱應(yīng)力和組織應(yīng)力大，堆焊層容易產(chǎn)生裂紋和剝落；堆焊工件變形和焊后加工余量大；堆焊前需要很高的預(yù)熱處理溫度，工藝復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗能嚴(yán)重等
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種用于廢舊設(shè)備表面處理的激光熔覆復(fù)合粉末。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種使用激光熔覆粉末對(duì)廢舊輥道輥表面再制造的方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該激光熔敷復(fù)合粉末，其特征在于包括下述重量組分Stellite3 粉末5 20%Y203 粉末3 5%Ni60粉末余量上述三種粉末的粒度均為140 325目。使用所述的熱軋傳輸輥道輥的激光熔敷粉末對(duì)廢舊輥道輥表面再制造的方法，其特征在于包括下述步驟
I)車削去除廢舊輥道輥表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋，車削量為輥道輥標(biāo)準(zhǔn)尺寸以下2. 5 3. 5mm ;車削完成后先用汽油去除輥道輥表面的油污和鐵屑，后用丙酮清洗使輥道輥表面潔凈；2)按配比配制所述的激光熔敷粉末，并混合均勻；3)設(shè)置感應(yīng)加熱與激光熔敷工藝參數(shù)①中頻感應(yīng)加熱功率40KW 60KW，功率因數(shù)為0. 8 1.0，單匝感應(yīng)圈直徑10Omm 200mm ；②采用3KW光纖激光器和五軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，激光功率為2 3KW ;采用圓形光斑，光斑直徑為2 5mm,通過調(diào)節(jié)離焦量實(shí)現(xiàn),離焦量為+15mm +50mm ；③采用六通道同軸送粉激光熔敷頭,送粉速度20g/min 30g/min ；④激光熔敷保護(hù)氣為純度99. 9%的瓶裝氬氣，氣流量為3L/min 7L/min ；⑤沿著激光熔敷方向，感應(yīng)圈在激光熔敷光斑之前，二者相距50mm IOOmm ;鋼絲刷在激光熔敷光斑之后，兩者相距80 120mm ；4)感應(yīng)加熱與激光熔敷當(dāng)輥道輥裝夾好 以后，編制數(shù)控機(jī)床的行走控制程序，首先轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊輥道輥的主軸，主軸轉(zhuǎn)速為5rpm 15rpm，然后開啟感應(yīng)加熱電源，待預(yù)熱部位達(dá)到600°C 700°C時(shí)，再開啟激光器及送粉器，沿激光熔敷方向同步移動(dòng)感應(yīng)圈、激光熔敷頭及鋼絲刷；激光熔敷軌跡為螺旋狀，熔敷搭接量為30% 50%，每次熔敷厚度為1. 2mm 1. 5mm，鋼絲刷的作用是刷掉熔敷層表面的渣皮或散落的粉末，等鋼絲刷刷完全部熔敷層后回到起始位置，再進(jìn)行第二、第三層熔敷；5)回火熱處理激光熔敷輥道輥的回火熱處理溫度為450°C 600°C，保溫時(shí)間4 10小時(shí)，隨爐緩冷至100°c以下出爐空冷。本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果I )、本發(fā)明提供了一種用于對(duì)廢舊設(shè)備表面進(jìn)行激光熔覆的復(fù)合粉末配方，I)、本發(fā)明的具體實(shí)施工藝與電弧堆焊、等離子堆焊再制造表面強(qiáng)化技術(shù)相比，具有熔敷材料利用率高，熔敷層稀釋率小，工件變形小，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；可以實(shí)現(xiàn)在線快速表面預(yù)熱，無需專門熱處理爐預(yù)熱，節(jié)能節(jié)材；可在線去除熔敷層表面的渣皮或散落的粉末，加工效率高，減少了人工操作的危險(xiǎn)性等優(yōu)點(diǎn)。而且可以得到細(xì)晶粒組織，能顯著提高表面硬度和耐磨性能，表面顯微硬度最高能達(dá)到HV750以上，耐磨性能可提高I倍以上。2)、與單一的激光熔敷工藝相比，可有效減少熔敷層裂紋，提高粉末利用率，可進(jìn)行大面積激光熔敷表面再制造等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工藝裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1中1為感應(yīng)設(shè)備，2為熔敷方向，3為熔敷頭，4為感應(yīng)線圈，5為鋼絲刷，6為熔敷層。實(shí)施例1(I)、將直徑為96mm的廢舊輥道輥表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋車削去除，車削量為輥道輥標(biāo)準(zhǔn)尺寸以下2. 8mm，車削完后用丙酮和汽油去除軋輥表面油污和鐵屑。(2)、激光熔敷復(fù)合粉末材料配制將粒徑為140 325目的粉末Ni60+Stellite3(5%wt) +Y203 (5%wt)在混粉機(jī)中混合均勻。(3)、設(shè)置感應(yīng)加熱與激光熔敷工藝參數(shù)①中頻感應(yīng)加熱功率40KW，單匝感應(yīng)圈直徑100mm。②米用3KW光纖激光器和五軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床,激光功率為3KW ;米用圓形光斑，光斑直徑為5mm，離焦量為+50mm。③采用六通道同軸送粉激光熔敷頭，送粉速度20g/min。④激光熔敷保護(hù)氣為純度99. 9%的瓶裝氬氣，氣流量為3L/min。⑤沿著激光熔敷方向，感應(yīng)圈在激光熔敷光斑之前，二者相距IOOmm ;鋼絲刷在激光熔敷光斑之后，兩者相距120mm。(4)、感應(yīng)加熱與激光熔敷當(dāng)輥道輥裝夾好以后，編制五軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床CNC控制程序，首先轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊輥道輥的主軸，主軸轉(zhuǎn)速為15rpm，然后開啟感應(yīng)加熱電源，待預(yù)熱部位達(dá)到600°C 700°C時(shí)，再開啟激光器及送粉器，沿激光熔敷方向同步移動(dòng)感應(yīng)圈、激光熔敷頭及鋼絲刷。激光熔敷軌跡為螺旋狀，熔敷搭接量為50%，等鋼絲刷刷完全部熔敷層表面的渣皮或散落的粉末后回到起始位置，再進(jìn)行第二、第三層熔敷。(5)、回火熱處理激光熔敷輥道輥的回火熱處理溫度為450°C，保溫時(shí)間4小時(shí)，隨爐緩冷至100°C以下出爐空冷。其力學(xué)性能測(cè)試和表面滲透探傷結(jié)果如表I所示。
權(quán)利要求
1.一種激光熔敷復(fù)合粉末，其特征在于包括下述重量組分 Stellite3 粉末5 20% Y203粉末3 5% Ν 60粉末余量 上述三種粉末的粒度均為140 325目。
2.使用如權(quán)利要求1所述的激光熔敷復(fù)合粉末對(duì)廢舊輥道輥表面再制造的方法，其特征在于包括下述步驟 1)車削去除廢舊輥道輥表面的氧化層、疲勞層和表面裂紋，車削量為輥道輥標(biāo)準(zhǔn)尺寸下的2. 5 3. 5mm ;車削完成后先用汽油去除輥道輥表面的油污和鐵屑，后用丙酮清洗使輥道輥表面潔凈； 2)按配比配制所述的激光熔敷粉末，并混合均勻； 3)設(shè)置感應(yīng)加熱與激光熔敷工藝參數(shù) ①中頻感應(yīng)加熱功率40KW 60KW，功率因數(shù)為O.8 1. O,單匝感應(yīng)圈直徑100 200mm ； ②采用3KW光纖激光器和五軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，激光功率為2 3KW;采用圓形光斑，光斑直徑為2 5mm,通過調(diào)節(jié)離焦量實(shí)現(xiàn),離焦量為+15mm +50mm ； ③采用六通道同軸送粉激光熔敷頭，送粉速度20 30g/min； ④激光熔敷保護(hù)氣為純度99.9%的瓶裝氬氣，氣流量為3L/min 7L/min ； ⑤沿著激光熔敷方向，感應(yīng)圈在激光熔敷光斑之前，二者相距50mm IOOmm;鋼絲刷在激光熔敷光斑之后，兩者相距80 120mm ； 4)感應(yīng)加熱與激光熔敷 當(dāng)輥道輥裝夾好以后，編制數(shù)控機(jī)床的行走程序，首先轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊輥道輥的主軸，主軸轉(zhuǎn)速為5rpm 15rpm，然后開啟感應(yīng)加熱電源，待預(yù)熱部位達(dá)到600°C 700°C時(shí)，再開啟激光器及送粉器，沿激光熔敷方向同步移動(dòng)感應(yīng)圈、激光熔敷頭及鋼絲刷；激光熔敷軌跡為螺旋狀，熔敷搭接量為30% 50%，每次熔敷厚度為1. 2mm 1. 5mm,鋼絲刷的作用是刷掉熔敷層表面的渣皮或散落的粉末，等鋼絲刷刷完全部熔敷層后回到起始位置，再進(jìn)行第二、第三層熔敷； 5)回火熱處理 激光熔敷輥道輥的回火熱處理溫度為450°C 600°C，保溫時(shí)間4 10小時(shí)，隨爐緩冷至100°C以下出爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種激光熔敷復(fù)合粉末，其特征在于包括下述重量組分Stellite3粉末5～20%，Y2O3粉末3～5%，Ni60粉末余量，上述三種粉末的粒度均為140～325目。對(duì)廢舊輥道輥表面再制造的方法包括車削去除廢舊輥道輥表面層、配制激光熔敷粉末、設(shè)置工藝參數(shù)、感應(yīng)加熱與激光熔敷以及回火熱處理等步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明能顯著提高表面硬度和耐磨性能，可有效減少熔敷層裂紋，提高粉末利用率，可進(jìn)行大面積激光熔敷表面再制造等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K26/34GK103046044SQ20121056345
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者馬冰, 鄭子云, 馮勝?gòu)?qiáng), 劉光, 潘力平, 劉紅偉, 劉琴, 馬志華 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院