[发明专利]一种利用超高速激光熔覆技术修复或强化刹车盘的方法

说明书

本发明是一种利用超高速激光修复废旧刹车盘或强化新刹车盘的方法，主要是解决刹车盘因长时间工作变薄而失效的问题，目前对于失效的刹车盘普遍采用更换的方法，在汽车如此普及的今天是一种极大的资源浪费。超高速激光熔覆是一种增材制造方法，可以将因磨损变薄的刹车盘加工到原来的厚度并重新投入使用，也可以将新刹车盘进行表面强化从而提升使用寿命。本发明的加工方法为设定刹车盘为平面旋转运动，转速用分段函数表达。熔覆头沿圆盘半径向由外向内运动，移动速度根据圆盘的转速设定。采用多层多道熔覆，对刹车盘实现高效修复再制造。

技术领域

本发明属于表面工程领域。利用超高速激光熔覆对刹车片进行修复或强化

背景技术

随着社会的发展，如今机动车在人们的生活中充当着重要的角色，不论是出行还是货物的运输。而随着家用汽车的不断推广，几乎每家每户都有私家车。据统计截至2020年中国机动车的保有量达到了3.72亿辆。而刹车盘作为这些机动车的消耗品，目前刹车片只是更换的方式，这在一定程度的造成了资源的浪费。据统计一辆车每行驶3～5万公里就要更换一次刹车盘。假设每辆机动车每年更换两片刹车片，那么每年将会有7.44亿个刹车盘需要更换。将是一个非常庞大的数据。因此刹车盘的表面修复与表面强化是目前亟待解决的问题。

通过表面强化或修复技术对刹车盘表面进行强化和修复，不但能延长刹车盘的使用寿命而且可以实现废弃刹车盘的再利用，极大的减少了资源的浪费。刹车盘表面在服役过程中工作温度较高切伴随着很大的切应力和剪应力。目前的表面改性技术：磁控溅射技术制备的薄膜厚度仅能达到微米尺寸且附着力较小，难以在刹车盘表面发挥作用。热喷涂技术制备的涂层为扁平状粒子相互堆积而成的层状结构，粒子间相互接触的界面结合率较低，导致涂层内部形成大量的缺陷，在涂层服役过程中极易失效。激光熔覆是通过高能量的激光束将基体与粉末同时熔化，在基体表面制备具有冶金结合的涂层。激光熔覆制备的涂层可达毫米级别，且极快的冷却速度对涂层起到了细晶强化的作用。通过优化激光熔覆的工艺参数可以制备良好无缺陷的涂层。但是激光熔覆较低的沉积速率限制了其在工业生产中的大规模应用。且激光熔覆热输入量较大对涂层元素易造成烧损，对基体的热影响较大。

超高速激光熔覆是继传统激光熔覆之后发展起来的一项新技术，超高速激光熔覆将金属粉末交汇的位置上调至基体上方，在高能量激光束的作用下熔化并沉积到机体表面，与基体形成冶金结合。由于大部分的激光能量用于金属的粉末的熔化，极大的提高熔覆的沉积速率，小部分的能量用于基体的熔化也降低了涂层的稀释率。超高速激光熔覆的沉积速率可以达到20～500m/min。解决了传统激光熔覆在实际工业应用中难以推广应用的问题。超高速激光熔覆拥有极高的冷却速度使得涂层的组织细化，结构致密，所以其硬度一般比较高，耐磨性能较好。

将超高速激光熔覆技术应用到刹车盘的强化和修复当中，不仅节约了资源，也为车主节约了一部分开支。

发明内容

要解决的问题：本发明提供了一种利用超高速激光熔覆技术对刹车盘进行表面强化或者对因磨损而失效的刹车盘进行修复的方法，对于强化和修复分别提供两组不同的工艺参数。两者均是通过设计好的夹具将刹车盘水平固定在设定好转速的圆盘上，再配合超高速激光熔覆头的径向移动实现对刹车盘的表面的强化和修复。对熔覆完的刹车盘进行精磨加工，使其表面粗糙度达到Ra1.6。

本发明采用的技术方案如下。

修复：(1)刹车盘的预处理：将刹车盘的损坏部位进行机械加工，使其各个位置具有均匀厚度，随后用酒精清洗刹车盘端面上的油污。

(2)将熔覆粉放到干燥箱内加热到120℃，干燥两个小时。

(3)将刹车盘通过夹具固定在水平圆盘夹具上，设定好转速。调整超高速激光熔覆头的移动路径，保证移动路径是沿着刹车盘的直径，并设定好移动速度。