[发明专利]一种激光复合超高速激光熔覆制备高性能铁基涂层的方法

说明书

本发明涉及超高速激光熔覆技术，特指一种激光复合超高速激光熔覆制备高性能铁基涂层的方法。该方法首先在工件表面超高速激光熔覆一层铁基涂层，然后关闭送粉器并调整激光功率、扫描速度和激光头焦点位置，往回对涂层进行一次激光扫描实现二次熔化和再结晶，如此往复直至加工到需要的涂层厚度。本发明通过激光二次扫描使涂层熔化和再结晶，解决超高速激光熔覆层表面颗粒附着问题和多层超高速激光熔覆层间缺陷问题，改善铁基涂层的组织和综合性能。

技术领域

本发明涉及超高速激光熔覆技术，特指一种激光复合超高速激光熔覆制备高性能铁基涂层的方法。

背景技术

超高速激光熔覆技术是通过同步送粉方式，利用高能密度的束流使添加材料与高速率运动的基体材料表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈现冶金结合的熔覆层，极大提高熔覆速率，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺特性的工艺方法。特别适合在轴类零件进行修复再制造，也能在平面和复杂曲面上进行加工，在工程机械、航空航天行业、冶金领域具有广泛的应用前景，成为可替代传统电镀技术的一种绿色再制造工艺。

回转类零件例如轴类零件、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。铁基合金粉末具有良好的硬度、致密性和结合强度等优点广泛应用于激光熔覆制造中。但是在超高速激光熔覆加工过程中不可避免的出现熔覆层裂纹、气孔等制造缺陷以及涂层表面出现半熔化和未熔化颗粒附着等问题，使得表面粗糙度较大，由此增加了后续二次加工的工作量，严重增加企业的生产成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于，提供一种激光复合超高速激光熔覆制备高性能铁基涂层的方法。

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的：

一种激光复合超高速激光熔覆制备高性能铁基涂层的方法，其特征在于，所述方法主要包括以下步骤：

(1)将待加工的金属工件打磨、抛光，并用酒精清洗备用；

(2)将所需的铁基粉末进行筛粉、烘干，处理后的铁基粉末装入送粉器；

(3)将待加工的金属工件安装在超高速激光熔覆的加工机床上面，利用卡盘和顶针夹紧；

(4)调节超高速激光熔覆的加工头，使激光焦点位置位于工件正上方1-5mm处，调节送粉装置的喷嘴使粉末焦点与激光焦点重合；

(5)设置加工参数，打开送粉器，开启超高速激光熔覆加工系统，沿着金属工件的轴向方向完成第一层铁基涂层的熔覆。

(6)将超高速激光熔覆的加工头向上抬2mm，依次将步骤(5)中的超高速激光熔覆的激光功率下调5-15％，扫描速度下调20-50％，不打开送粉器并调整加工程序中X轴的移动方向为步骤(5)中的工件轴向的逆方向，移动距离相同；开启超高速激光熔覆加工系统，保持其他超高速激光熔覆的参数不变，对步骤(5)中已加工的第一层铁基涂层进行激光二次扫描熔化和再结晶。

(7)测量经过步骤(5)和(6)加工后的铁基涂层厚度，将超高速激光熔覆的加工头向上抬与铁基涂层厚度等值的高度进行第二层的激光熔覆加工和激光二次扫描熔化和再结晶，激光熔覆加工和激光二次扫描熔化和再结晶的激光工艺参数分别与步骤(5)、(6)相同，如此往复直至加工到所需厚度的铁基涂层。

2.步骤(1)中，所述金属工件特指包括轴、阀在内的回转类零件。

3.步骤(2)所述铁基粉末能够用铁基陶瓷混合粉末替代，粉末粒度均为15-53μm。