[发明专利]一种采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法

说明书

本发明属于激光增材修复技术领域，涉及一种采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法。当前对损伤的工件通常采用焊接工艺方法进行修复，存在工艺过程难以控制、修复后尺寸精度不合格、性能难以满足后续使用的要求。本发明提供一种采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法，不锈钢粉末采用沉淀硬化不锈钢，借助激光增材制造设备，适用于缺陷深度不大于5mm的工件损伤后的快速修复。各项力学性能指标、外观尺寸、内部组织均优于常规焊接工艺，并且工件的表面抗腐蚀性得到提升，可满足工件继续使用的要求，寿命延长约50％。

技术领域

本发明属于激光增材修复技术领域，涉及一种采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法。

背景技术

工业制造领域的工件大量使用了30CrMnSiA结构钢，但在加工制造、使用过程中表面极容易损伤、腐蚀等，导致提前失效、缩短了工件的使用寿命。当前对损伤的工件通常采用焊接工艺方法进行修复，存在工艺过程难以控制、修复后尺寸精度不合格、性能难以满足后续使用的要求，造成修复效果不理想，对于尺寸大于100mm的30CrMnSiA结构钢工件更加明显，无有效的增材修复工艺方案，工件只能报废补制，带来巨大经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法，不锈钢粉末采用沉淀硬化不锈钢，借助激光增材制造设备，适用于缺陷深度不大于5mm的工件损伤后的快速修复。

本发明采用不锈钢粉末对30CrMnSiA基材增材修复方法，适用于缺陷深度不大于5mm的工件，所述不锈钢粉末采用沉淀硬化不锈钢粉末，该方法首先对工装和工件进行表面处理；然后对工件进行预热；之后通过激光增材的方式对工件表面的缺陷进行修复，此时若存在缺陷则重新修复，否则对工件进行热处理消除修复应力；接着对修复区进行表面打磨或机械加工清理去除余量；最后对修复区再次进行检查，若存在缺陷则重新修复，否则合格。

所述沉淀硬化不锈钢粉末的牌号包括：17-4PH、17-7PH、15-5PH，由等离子旋转电极法制取。

所述沉淀硬化不锈钢粉末为球形，化学成分满足GB/T1220、粒径在50～105μm的不锈钢粉末质量百分比≥98％、流动性≥35s/50g、球形度大于95％、出现裂纹凹陷等内部缺陷的比例不大于5％。

修复前需对不锈钢粉末进行烘干，烘干温度：60℃～150℃、保温时间：30min～120min。

对工装和工件进行表面处理后，工装表面不可有污染物，工件的待修复区修整平整并被清洗干净。

预热时采用整体或局部预热修复，加热方式为电阻加热，预热温度：650～700℃、保温时间：按有效缺陷最长尺寸计算，1min/mm，预热完成后15min内进行激光修复，超时需重新进行预热。

修复时的工艺参数：激光功率3600W、离焦量15±3mm、扫描速度600mm/min、送粉量1.2r/min、光斑直径2-3mm、保护气流量8～10L/min、搭接率30％～50％。

修复时首先吹送不锈钢粉末、同轴吹不低于99.99％纯度的氩气进行保护，10秒后开启激光器进行修复，修复后应满足保留至少1mm的加工余量，激光关闭后，氩气保护应延迟至少10秒关闭。

如对修复区氧化变色有要求时，可在修复路径上距离激光光斑5～8mm使用不低于99.95％纯度的氮气对修复冷却区域进行二次保护，气流量8～10L/min。

完成修复后10min内进行着色渗透探伤检测。

完成修复后2h内对工件进行热处理，根据情况采用：按HB/Z136进行重新淬、回火处理；或者放入加热炉进行去应力退火处理，温度350～500℃、保温时间1～2h；对修复区进行感应加热去应力退火处理，温度350～500℃、保温时间1～2h。