[发明专利]一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法

说明书

本发明提供了一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法，该技术方案采用LENS工艺代替镀铬工艺，并对熔覆材料及工艺条件进行了创新性设计。具体来看，本发明将特定成分的粉末状熔覆材料施加到叶轮滑动部位，而后以激光实现热熔作用，合金粉末经激光辐照和叶轮表面一薄层进行同时熔化，再快速凝固，使叶轮表面的涂层与基体更好的结合，不易脱落；同时，本发明以合金粉末作为熔覆材料，所形成的熔覆层结构更加致密，因而具有更好的耐磨性能；而且，本发明较常规镀铬工艺在良品率、加工成本以及环保性等方面具有全面的优势，因而具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高压水泵技术领域，进一步涉及水泵叶轮的表面处理技术，具体涉及一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法。

背景技术

在高压水泵中，叶轮处于高速旋转状态，旋转的叶轮会同流体及其中夹杂的固形物持续摩擦，因此叶轮表面、尤其是其滑动部位的耐磨性能至关重要。目前水泵叶轮的滑动部位表面采用单层或双层镀铬工艺来提高耐磨性能。但是镀铬工艺存在诸多缺点：1、单层镀铬铬层容易脱落，镀层(涂层)脱落后，密封部位间隙增大，会导致机组效率下降；而且镀层(涂层)脱落后，转子的平衡状态遭到破坏，最终导致振动超差甚至是报警跳机。2、要想电镀铬达到厚度均匀的铬层，必须严格控制温度和电流密度，而电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系，工艺操作要求高，技术不成熟，以致双层镀铬不合格率高。3、电镀铬过程使用的材料以及工费比较贵，成本高。4、双层镀铬工艺复杂、加工难度大。5、镀铬工艺后的粗糙度与镀前叶轮表面的粗糙度、镀液温度、镀液浓度等影响，影响因素较多。6、工业废气是产生雾霾、污染空气、破坏大气层的主要原因，镀铬过程中，由于使用不溶性阳极，阴极电流效率又很低，致使大量氢气和氧气析出，当气体逸出液面时，带有大量的铬酸，形成铬雾造成严重的环境污染。因此，开发一种更优的表面处理方法，以提升叶轮滑动部位的耐磨性，成为了本领域中亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法，以解决常规镀铬工艺所形成的镀层或涂层容易脱落的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是如何进一步提升叶轮表面滑动部位的耐磨性能。

本发明要解决的再一技术问题是如何提高叶轮表面处理方法的良品率。

本发明要解决的又一技术问题是如何降低叶轮表面处理方法的材料成本并简化工艺过程。

本发明要解决的又一技术问题是如何改善叶轮表面处理方法的环保性。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法，包括以下步骤：将粉末状的熔覆材料以40～60g/min的送粉速率施加至熔覆部位，以5000～6000W的激光功率、700～1200mm/min的扫描速率将所述熔覆材料熔覆至所述熔覆部位上，形成熔覆层；所述熔覆材料包括以下重量百分比的合金元素：Si 0.5％～1.0％，B 1.0％～2.0％，Cr 10％～30％，Ni 2.0％～6.0％，Fe余量。

作为优选，所述熔附部位为水泵叶轮的滑动部位。

作为优选，所述熔覆部位的材质为马氏体不锈钢。

作为优选，所述激光的波长为1000nm。

作为优选，所述激光的光斑为2mm×2mm的矩形。

作为优选，该方法是在6KW光纤激光熔覆平台上实施的。

作为优选，在熔覆过程中，搭接率为20％～40％，熔覆层数为1层，熔覆道数为1道。

作为优选，激光熔覆前对熔覆部位表面用砂轮进行打磨除锈。

作为优选，所述熔覆层的硬度高于HRC50。