[发明专利]Q235D激光单道熔覆工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔覆工艺方法，特别是涉及一种Q235D激光单道熔覆工艺方法。

背景技术

目前关于金属粉末的激光熔覆成形技术尚处于实验室研究阶段，并没有广泛运用于实际工程领域，特别是Q235D基体材料的激光熔覆工艺，应用技术研究较少涉猎，为推进该技术在实际工程领域的发展，需要研究这种材料的熔覆工艺，研究工艺参数与成形质量的关系和优化成形工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Q235D激光单道熔覆工艺方法，该方法针对Q235D零件或模具，表面局部磨破损将导致整个零件或模具产品失效报废，利用优化的工艺参数和方法对零件或模具各种类型的二维或三维复杂或简单的磨破损表面进行单道激光熔覆修复，变废为宝。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

Q235D激光单道熔覆工艺方法，所述方法针对Q235D零件或模具利用铁基金属粉末结合3000瓦光纤激光设备，再以KUKA机器人作为执行机构，采用手工编程或自动编程方式，通过轮廓控制方式进行精确的轨迹插补运动，再结合四轴同轴送粉器的精确送粉量控制等措施，通过调整送粉量、进给速度、激光功率、氮保护气流量、搭接率参数，利用优化的工艺参数和方法对零件或模具各种类型的二维或三维复杂或简单的磨破损表面进行单道激光熔覆修复；

其步骤如下：

基体材料选为 Q235钢板，用砂纸打磨掉钢板表面氧化层并用丙酮清洗掉表面油污及杂质，激光熔覆成形用粉末材料为铁基合金粉末，粒度为200~300目，对成形粉末进行真空烘干处理,去除粉末表面附着的水分；

配制粉末成分见表1

表1  Q235D、铁基粉末成分表

送粉颗粒范围200~400目；KUKA-KR30机械手，重复定位精度小于0.06mm。

 所述的Q235D激光单道熔覆工艺方法，所述工艺参数：熔覆头与基体间的距离：14mm；同轴送粉器载气流量：200L/h；保护气压（N2）：0.1MPa；送粉气压（N2）：0.3 MPa；光斑直径：2 mm；熔覆方式：单道熔覆；进给路径轨迹规划：直线往复。

所述的Q235D激光单道熔覆工艺方法，所述铁基合金熔覆成形的最优工艺参数为：激光功率600W，扫描速度2mm/s送粉电压10V。

本发明的优点与效果是：

1.本发明针对Q235D零件或模具，表面局部磨破损将导致整个零件或模具产品失效报废，利用一定硬度的铁基金属粉末结合3000瓦光纤激光设备，再以KUKA机器人作为执行机构，采用手工编程或自动编程方式，通过轮廓控制方式进行精确的轨迹插补运动，再结合四轴同轴送粉器的精确送粉量控制等措施，通过调整送粉量、进给速度、激光功率、氮保护气流量、搭接率等参数，利用最终优化的合理工艺参数和方法对零件或模具各种类型的二维或三维复杂或简单的磨破损表面进行单道激光熔覆修复，就能够变废为宝，使被修复零件或模具快速地达到再次使用性能要求，甚至能够使原本报废的零件或模具能够发挥出比之前更佳的性能。

2.本发明基于正交实验对熔覆成形工艺对熔覆层宏观及微观成形质量的影响进行了分析，确定了Fe 基合金激光熔覆成形最优工艺参数为激光功率600W，扫描速度2mm/s送粉电压10V。

3.本发明对满足成形质量的熔覆层进行了金相组织分析，发现熔覆层与基体结合处出现白亮层达到了良好的冶金结合，且熔覆层组织细密，无明显气孔及裂纹产生，可以满足一般成形件的性能要求。

4.本发明对熔覆层进行了显微硬度测试，发现熔覆层显微硬度高于基体硬度，且随组织形态变化成阶梯状分布，可以保证成形件性能要求。

附图说明

    图1为本发明工艺流程示意图；

图2为本发明图2  进给路径轨迹规划图；

图3为本发明不同工艺参数下熔覆层形貌图；

图4为本发明 熔覆层缺陷图；                             

图5为600W熔覆层截面形貌图；

图6为 顶部组织图；

图7为中部组织图；

图8为底部组织图；

图9为熔覆层显微硬度分布图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详述。

 实施例1：