[发明专利]一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法

说明书

技术领域

    本发明属于激光熔覆修复技术领域，特别是涉及一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法。 

背景技术

进入21 世纪以来，以优质、高效、安全、可靠、节能、节材为目标的装备再制造表面工程技术得到了飞速的发展。尤其是针对因磨损、腐蚀、疲劳而丧失尺寸及表面功能的废旧部件，采用再制造表面工程技术完全可以重新恢复部件尺寸，并赋予其耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等优异性能，形成性能优异的再制造装备或部件产品。 

以冶金行业为例，磨损、腐蚀、疲劳等对冶金设备造成巨大的损失。我国每年因此而报废的冶金部件如轧辊、磨辊、支撑辊等各种辊类以及轴类零部件达到数亿吨，有些还是价格昂贵的进口件。这些辊轴类零部件的报废大部分是因为表面发生磨损、腐蚀或疲劳而引起的尺寸不够、表面特种功能丧失等，整个部件的基体还可恢复利用。绝大部分可以采用表面强化技术实现再制造，从而实现节能节材、循环利用、减少排放等重大社会效益和经济效益。 

目前，可用于装备部件再制造的表面强化技术有热喷涂、堆焊、气相沉积、电镀、化学镀、激光熔敷等。其中，电弧堆焊、等离子堆焊技术已经在轧辊、支承辊等冶金部件的表面再制造产业化中获得应用，但它存在的缺点较多，如堆焊稀释率高，堆焊材料与堆焊层成分存在差距；堆焊层热应力和组织应力大，堆焊层容易产生裂纹和剥落；堆焊工件变形和焊后加工余量大；堆焊前需要很高的预热处理温度，工艺复杂，劳动强度大，耗能严重等。 

激光熔覆技术是一项新兴、迅猛发展的技术，它是在高能量密度激光束照射下，基体表面一薄层与根据需要加入的材料（合金粉末、丝材、片状材料）同时熔化，形成厚度为10 ～ 1000μm 表面熔化层，快速凝固以满足某一特殊性能要求的工艺方法，是集激光加热熔化、熔池中元素扩散、相变作用及快速凝固成型等多学科交叉的一门新技术用前景的技术之一。利用该技术可以在低成本基体上制备出耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、隔热、绝缘、等多种特殊性能的表面强化层。激光熔覆技术的特点是：热量输入少，对基体作用的热影响区较小，避免修复后工件产生大的变形以及残余应力的产生；稀释率非常小，仅基体表面一层熔化，降低母材对熔覆材料的稀释作用；易于实现精确控制，表面成形质量较好。 

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法，该方法可制备与基体形成冶金结合的耐磨涂层，从而显著改善或提高辊轴类零部件的耐蚀、耐磨及抗氧化特性，达到使用要求。 

本发明一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法，给出的技术方案是： 

（1）表面预处理。

在室温下用车床对辊轴类零部件的锈蚀或划伤部位进行机加工处理，然后用丙酮和酒精对辊轴类零部件进行最终清洗。 

（2）合金粉末的选择。 

本发明所提供的激光熔覆合金粉末其配比为：45～98%基体合金粉末，1～45%的WC或TiC或WC和TiC的混合体粉末，1～10%的粘结剂制备成组合粉末；其中基体合金的化学成分及其质量百分比为：0.2～0.8% C、1～4.5%Si、1.0～3.0% B、1.0～1.5%Mn、3～10% Cr、2～5% V、3～5% Mo、0.3～1%Nb、＜ 15%Fe、0.2～0.4%Y、0.2～0.5%Ce、Ni余量和不可避免的杂质元素。 

（3）调节送粉装置。 

调节送粉装置，调节送粉速度15g/min ～ 30g/min，使合金粉末涂层的厚度达到0.1～3mm。 

（4）高功率激光器熔覆耐磨合金层。 

所述的激光器为半导体激光器、光纤激光器、YAG 激光器或CO₂激光器任一种。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明与常规的辊轴类零部件表面修复工艺相比较，其特点在于在有缺陷的辊轴类零部件上激光熔覆具有一定硬度的镍基合金和铁基合金，激光熔覆合金涂层均匀、致密，涂层具有优良的耐磨抗蚀性能。韧性好强度高、基材与熔覆层材料冶金相容性好，提高整体性能。与常规的表面涂覆工艺相比较，激光熔覆变形量小，激光束的功率、位置和形状等能够精确控制，易实现选区甚至微区熔覆，且涂层成分稀释率低，涂层厚度也可准确控制。因此，采用激光熔覆技术将产生显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。 

实施例1： 

本发明一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法，给出的技术方案是：

（1）表面预处理。