一種用于t型沖頭表面的激光熔覆方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，該方法包括：a、預(yù)制合金粉末；b、沖頭表面預(yù)處理；c、根據(jù)觀察沖頭的實(shí)際形狀以及受力情況，控制激光束的加工走向，采用同軸送粉方式將預(yù)制的合金粉末在沖頭表面迅速熔化，形成一層合金熔覆層，并同時(shí)對(duì)熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；d、對(duì)激光熔覆后的沖頭進(jìn)行后期機(jī)加工。通過使粉末與基體材料的均勻混合，使沖頭表面具有較強(qiáng)的韌性、強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性，大大增加了沖頭的使用壽命。
【專利說明】一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光加工制造領(lǐng)域，特別涉及一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點(diǎn)，現(xiàn)在正被越來越多的領(lǐng)域所使用，激光熔覆就是表面處理技術(shù)中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個(gè)小規(guī)模的熔池，同時(shí)填注新的粉末材料，在這個(gè)熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。激光熔覆可及大的改變?cè)撽P(guān)鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。
[0003]沖頭工作環(huán)境惡劣，普通的沖頭韌性差、強(qiáng)度低、硬度小、抗沖擊差。目前沖頭表面強(qiáng)化大多采用熱處理的方式，但處理后的沖頭仍然存在著裂紋，氣孔等缺陷，并且無法達(dá)到很高的強(qiáng)度要求，不能滿足沖頭的機(jī)械加工性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，通過使粉末與基體材料的均勻混合，使沖頭表面具有較強(qiáng)的韌性、強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性，大大增加了沖頭的使用壽命。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，包括:`
a預(yù)制合金粉末； b沖頭表面預(yù)處理；
c根據(jù)對(duì)沖頭的受力情況分析，發(fā)現(xiàn)其工作時(shí)沖頭頂部受到一個(gè)巨大的沖擊力，根據(jù)觀察其實(shí)際形狀，采用同軸送粉的方式使用激光器按照對(duì)沖頭受力部位進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運(yùn)行方式并在熔覆過程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；d對(duì)激光熔覆后的沖頭進(jìn)行后期機(jī)加工。
[0006]上述的步驟a中所用到的粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為 13-15% 碳化硅，0.2-0.3% 碳，4-6% 氟化鈣，1-4% 氮化硅，1.5-1.8% 釩，2-4% 硅，7-9% 鐵，17-18%鑰，15-17%鉻，余量為鎳。
[0007]上述的步驟b中的預(yù)處理包括去除沖頭表面銹跡、油污及雜質(zhì)等。
[0008]上述的激光器為光纖激光器，激光波長為1.06 μ m,輸出功率3000W,運(yùn)行速度為5-12mm/s掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。
[0009]上述的激光器為二氧化碳激光器，激光波長為10.6 μ m,輸出功率4000W,運(yùn)行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。[0010]上述的熔覆層厚度為0.5-5mm。
[0011]上述的步驟c中的惰性氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br> [0012]上述的步驟d中后期機(jī)加工包括對(duì)工件尺寸或者表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
[0013]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是:
I)通過本發(fā)明激光熔覆后的沖頭，具有良好的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，無縮孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0014]2)使沖頭表面具有較強(qiáng)的韌性、強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性，大大提高了其使用壽命。
[0015]3)通過本發(fā)明，大大降低了生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明 實(shí)施例1
a、對(duì)沖頭表面進(jìn)行預(yù)處理，包括除去沖頭表面的銹跡、油污及雜質(zhì)。其中，除去銹跡的方式可以采用化學(xué)方式進(jìn)行消除。
[0017]b、預(yù)制合金粉末，粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為13%碳化硅，0.2%碳，4%氟化鈣，1%氮化硅，1.5%釩，2%硅，7%鐵，17%鑰，15%鉻，余量為鎳。
[0018]C、通過觀察沖頭`的受力情況，發(fā)現(xiàn)其工作時(shí)沖頭頂部受到一個(gè)巨大的沖擊力，根據(jù)觀察其實(shí)際的形狀，采用同軸送粉的方式使用光纖激光器按照對(duì)沖頭受力部位進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運(yùn)行方式。激光波長為1.06 μ m，輸出功率為3000W，運(yùn)行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與活塞表面的夾角為80°。并在熔覆過程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔覆層的厚度為0.5mm。
[0019]d、對(duì)熔覆后的沖頭尺寸外形或表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工 通過金相分析，發(fā)現(xiàn)熔覆之后的沖頭表面韌性、強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性都明顯提高，內(nèi)
部組織結(jié)構(gòu)致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0020]通過與熔覆之前的鉆頭進(jìn)行比對(duì):
沖頭熔覆前，硬度(HRC)為61，抗沖擊性一般；
沖頭熔覆后，硬度(HRC)為71，抗沖擊性好。
[0021]實(shí)施例2
a、對(duì)沖頭表面進(jìn)行預(yù)處理，包括除去沖頭表面的銹跡、油污及雜質(zhì)。其中，除去銹跡的方式可以采用化學(xué)方式進(jìn)行消除。
[0022]b、預(yù)制合金粉末，粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為15%碳化硅，0.3%碳，6%氟化鈣，4%氮化硅，1.8%銀，4%娃，9%鐵，18%鑰，17%鉻，余量為鎳。
[0023]C、通過觀察沖頭的受力情況，發(fā)現(xiàn)其工作時(shí)沖頭頂部受到一個(gè)巨大的沖擊力，根據(jù)觀察其實(shí)際的形狀，采用同軸送粉的方式使用二氧化碳激光器按照對(duì)沖頭受力部位進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運(yùn)行方式。激光波長為10.6μm，輸出功率為 4000W，運(yùn)行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2_6mm，激光與活塞表面的夾角為85° ;并在熔覆過程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔覆層的厚度為5mm。
[0024]d、對(duì)熔覆后的沖頭尺寸外形或表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工通過金相分析，發(fā)現(xiàn)熔覆之后的沖頭表面韌性、強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性都明顯提高，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0025]以上所述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選方案，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明在上述所說的基礎(chǔ)上，可以有各種更改和變化。在此無法對(duì)所有實(shí)施方式進(jìn)行一一列舉。凡在本發(fā)明原則之內(nèi)，或者由本發(fā)明的精神所引申出的顯而易見的變動(dòng)均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)`范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，所述的方法如下: a.預(yù)制合金粉末； b.沖頭表面預(yù)處理； c.根據(jù)對(duì)沖頭的受力情況分析，發(fā)現(xiàn)其工作時(shí)沖頭頂部受到一個(gè)巨大的沖擊力，根據(jù)觀察其實(shí)際形狀，采用同軸送粉的方式使用激光器按照對(duì)沖頭受力部位進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運(yùn)行方式并在熔覆過程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)； d.對(duì)激光熔覆后的沖頭進(jìn)行后期機(jī)加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟a中所用到的粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為13-15%碳化硅，0.2-0.3% 碳，4-6% 氟化鈣，1-4% 氮化硅，1.5-1.8% 釩，2-4% 硅，7-9% 鐵，17-18% 鑰，15-17%鉻，余量為鎳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟b中的預(yù)處理包括去除沖頭表面銹跡、油污及雜質(zhì)等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為光纖激光器，激光波長為1.06 μ m,輸出功率3000W,運(yùn)行速度為5_12mm/s掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為二氧化碳激光器，激光波長為10.611111，輸出功率40001，運(yùn)行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -8`5°。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的熔覆層厚度為0.5-5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟c中的惰性氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟d中后期機(jī)加工包括對(duì)工件尺寸或者表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
【文檔編號(hào)】C22C30/00GK103498146SQ201310396985
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】錢志強(qiáng) 申請(qǐng)人:江蘇翌煜能源科技發(fā)展有限公司