專利名稱：軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。屬于表 面工程與材料加工交叉學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的激光熔覆技術(shù)在軸類零件表面制備的熔覆層不同程度地 存在微裂紋，影響熔覆層的使用壽命。微裂紋產(chǎn)生的原因主要是基體與熔覆層間熱膨脹系數(shù)不同，熔覆層冷卻時(shí)產(chǎn)生的 熱拉應(yīng)力所致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種降低軸類零件表面熔覆層微裂紋率的 軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔 覆-旋壓法，所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設(shè)備與旋壓設(shè)備鄰近放置，經(jīng)綁定， 使激光熔覆設(shè)備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設(shè)備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表 面局部，用預(yù)涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋 轉(zhuǎn)和旋輪的進(jìn)給，趁熱立即對(duì)熔覆層進(jìn)行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變 形。本發(fā)明所述熔覆材料的種類可根據(jù)零件對(duì)使用性能的要求，選擇防腐、耐磨、減 磨、隔熱等金屬、金屬陶瓷或陶瓷等。熔覆材料與基體材料間潤(rùn)濕性不好或熱膨脹系數(shù)相差較大的情況下，可在熔覆層 與基體間熔覆過渡層材料，根據(jù)情況過渡層層數(shù)可由一層增至多層，形成梯度涂層。梯度涂 層的形成可按先后順序熔覆不同成分的熔覆層材料獲得。本發(fā)明涉及的熔覆層材料和梯度涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與常規(guī)的激光熔覆技術(shù)相同或相 近，由于要對(duì)熔覆層進(jìn)行塑性加工，所以盡量選用塑性變形性能較好的熔覆層材料。本發(fā)明所述梯度涂層的材料為含10% -80%不同比例Ni的TiCNi粉末材料。本發(fā)明將熱旋壓技術(shù)與激光熔覆技術(shù)有機(jī)融合，對(duì)剛剛?cè)鄹驳娜鄹矊映脽徇M(jìn)行旋 壓加工，使熔覆層材料在旋輪的壓力下產(chǎn)生塑性變形，壓合微裂紋，消除殘余拉應(yīng)力，產(chǎn)生 殘余壓應(yīng)力，提高熔覆層致密度、表面質(zhì)量、內(nèi)聚強(qiáng)度和熔覆層與工件間的界面結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果是1、熔覆層表面質(zhì)量好，可以減少表面二次加工工序和成本；2、熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、熔覆層微裂紋率低，內(nèi)在質(zhì)量好，使用壽命高；3、將兩種成熟的技術(shù)和設(shè)備組合，無需做大的改動(dòng)，易于從試驗(yàn)轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種在軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。其典型 的實(shí)施例是用氧-乙炔火焰噴涂方法，在Φ 80的IGrlSNiOTi鋼軸試件表面噴涂美科16C鎳 鉻自熔合金粉末。噴涂層厚度0.4 0. 5mm。鋼軸試件夾在旋壓機(jī)夾頭上，旋壓機(jī)與激光加 工機(jī)布置在一起，經(jīng)綁定，使激光加工機(jī)的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓機(jī)的旋輪即將 旋壓到的鋼軸試件表面局部。用2kW橫流C02激光加工機(jī)進(jìn)行熔覆。激光加工機(jī)工藝參數(shù) 為輸出功率1. 5kW，圓形激光束直徑4mm，掃描速度360mm/min，多道掃描的重疊量為1%， 氮?dú)獗Ｗo(hù)。隨著熔覆的進(jìn)行和鋼軸試件的旋轉(zhuǎn)及旋輪的進(jìn)給，采用激光熔覆操作的安全保 護(hù)措，和常規(guī)的熱旋壓工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)趁熱對(duì)鋼軸試件表面進(jìn)行旋壓加工的目的。
權(quán)利要求
一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆 旋壓法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設(shè)備與旋壓設(shè)備鄰近放置，經(jīng)綁定，使激光熔覆設(shè)備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設(shè)備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表面局部，用預(yù)涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進(jìn)給，趁熱立即對(duì)熔覆層進(jìn)行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法， 其特征在于所述熔覆涂層材料為金屬、金屬陶瓷或陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓 法，其特征在于在所述熔覆層與軸類零件基體間熔覆過渡層材料，過渡層層數(shù)由一層增至 多層，形成梯度涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法， 其特征在于所述梯度涂層的材料為含10% -80%不同比例Ni的TiCNi粉末材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法， 其特征在于所述方法具體工藝過程為用氧-乙炔火焰噴涂方法，在Φ80的IGrlSNiOTi鋼 軸試件表面噴涂美科16C鎳鉻自熔合金粉末，噴涂層厚度0. 4 0. 5mm,鋼軸試件夾在旋壓 機(jī)夾頭上，旋壓機(jī)與激光加工機(jī)布置在一起，經(jīng)綁定，使激光加工機(jī)的最佳參數(shù)的光斑始終 照射在旋壓機(jī)的旋輪即將旋壓到的鋼軸試件表面局部，用2kW橫流C02激光加工機(jī)進(jìn)行熔 覆，激光加工機(jī)工藝參數(shù)為輸出功率1. 5kff,圓形激光束直徑4mm，掃描速度360mm/min，多 道掃描的重疊量為1 %，氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進(jìn)給，趁熱立即對(duì) 熔覆層進(jìn)行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設(shè)備與旋壓設(shè)備鄰近放置，經(jīng)綁定，使激光熔覆設(shè)備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設(shè)備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表面局部，用預(yù)涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進(jìn)給，趁熱立即對(duì)熔覆層進(jìn)行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。熔覆層在旋輪旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形、壓合微裂紋、消除熔覆層的殘余應(yīng)力、消除孔隙，達(dá)到顯著提高熔覆層完整性、致密度、與基體結(jié)合強(qiáng)度、熔覆層內(nèi)聚強(qiáng)度和表面質(zhì)量的目的。
文檔編號(hào)C23C24/10GK101942658SQ20101029457
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者劉禮華, 朱磊, 李吉峰, 畢小平, 譚佃龍, 鄭召全, 陳威 申請(qǐng)人:江陰東大新材料研究院