[发明专利]一种超高速激光熔覆与表面重熔的复合加工方法

说明书

一种超高速激光熔覆与表面重熔的复合加工方法，涉及一种超高速激光熔覆方法。本发明是要解决现有的激光熔覆层表面粗糙度较大，有明显的搭接痕，要再经过车、磨、抛等多道工序的加工，导致材料浪费严重，有效利用率低的技术问题。本发明：一、超高速激光熔覆；二、重熔工艺。本发明方法熔覆层厚度仅25μm～300μm，工件表面光洁度达到Rz＝6μm～7μm，可大大减少后续加工量与加工工序，显著提高生产效率；激光重熔后工件表面光洁度大幅提高，熔覆后的工件不必再进行车削，可以直接进行抛光，降低成本的同时减少了废料的产生，进一步提高了生产效率，节约能源。

技术领域

本发明涉及一种超高速激光熔覆方法。

背景技术

激光熔覆技术在现阶段主要用于在金属表面形成一层不同于基体材料的功能涂层，能够有效地改善和增强基体的表面特性，使零件表面硬度、耐磨性和耐蚀性等性能全面提升，具有广阔的应用前景。

圆柱形零件，例如轴类零件、液压支架、轧辊、立柱以及海洋平台管道等，对外表面或内表面均有耐磨性或耐蚀性等要求，是表面处理行业中的一个主要应用领域。现有的表面处理方式主要包括激光熔覆，电镀以及热喷涂三种方式。其中，激光熔覆技术相比于热喷涂技术，可以使熔覆材料和基体材料产生冶金结合，在涂层结合强度上具有较大优势。激光熔覆技术相较于电镀而言，该工艺无废液或其他有害物质产生，可以大幅降低对环境的污染。

传统的激光熔覆技术中，熔覆速度通常小于1m/min，熔覆层的厚度在0.5mm～3mm之间，熔覆层表面粗糙度较大(Rz>100μm)，有明显的搭接痕，因此熔覆之后往往要再经过车、磨、抛等多道工序的加工，导致材料浪费严重，有效利用率低。超高速激光熔覆技术中工件表面要以20m/min以上的速度旋转，熔覆线速度快，让激光在零件表面上方直接加热粉末，使得粉末在空间熔化后再落入零件表面上，在零件表面形成20μm～250μm厚度的薄涂层，整个加工过程热输入、涂层稀释率都大大降低。其加工效率比常规激光熔覆技术提高2-3倍，粉末的利用率可达到90％以上，目前被认为是电镀工艺的最佳替代技术而受到广泛关注。超高速激光熔覆技术因熔覆道窄、搭接率高，其熔覆层的表面光洁度可大大提高(Rz<10μm)，在后面加工工序上可以节省更多的时间与成本。

发明内容

本发明是要解决现有的激光熔覆层表面粗糙度较大，有明显的搭接痕，要再经过车、磨、抛等多道工序的加工，导致材料浪费严重，有效利用率低的技术问题，而提供一种超高速激光熔覆与表面重熔的复合加工方法。

本发明的超高速激光熔覆与表面重熔的复合加工方法是按以下步骤进行的：

一、超高速激光熔覆：采用同轴送粉方式，调节激光焦点在工件表面上方1mm～10mm，调节送粉喷嘴使粉末焦点在工件表面上方1mm～2mm；设置工件自转的线速度为25m/min～250m/min，开启激光和送粉器，沿工件的轴向方向移动激光和粉末流，光束熔化工件基体表面与填充粉末对工件表面进行熔覆；所述的工件为旋转体，且所有截面的圆心在同一条直线上；

二、重熔工艺：关闭送粉器与激光，调节激光焦点在工件表面上方1mm～10mm，设置工件的自转线速度为第一步的40％～60％，然后开启激光，沿工件的轴向方向移动激光光束对工件熔覆面进行重熔；步骤二中的激光焦点的直径比步骤一中的激光焦点的直径大10％～20％；步骤二中激光的功率比步骤一中激光的功率小10％。

所述的重熔工艺在激光熔覆之后的表面上进行浅层微熔，作为激光熔覆面的粗抛工艺，其光斑直径较熔覆工艺增大，零件自转速度放慢。

步骤二中的重熔时激光移动方向与步骤一熔覆时激光移动方向相同或相反均可。