[发明专利]具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法：将待增材修复的轴类件置于激光器下，利用同轴送粉装置向轴类件表面激光光斑处均匀送入铁素体钢合金粉末，激光器射出激光束辐照于轴类件表面并熔化铁素体钢合金粉末，形成一层熔覆层，对其表面切削去除一定厚度后，重复上述熔覆过程，待熔覆厚度达到预期后，自然冷却至室温；之后对轴类件依次进行正火、淬火、高温回火后热处理，完成激光增材修复；本发明通过控制低合金钢激光增材修复过程中的缺陷，采用该方法所制备的合金组织均匀，内部夹杂数量和大小得到明显控制，具有优异的拉伸性能，同时提高了修复件的疲劳力学性能。

技术领域

本发明涉及合金材料科学及激光增材修复技术领域，具体涉及一种具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法。

背景技术

在实际的工业生产及生活中，大型的轴类件有着不可替代的地位，但由于其在实际运转过程中往往承受着复杂的载荷，易于发生弯曲、变形和表面磨损，从而影响设备的正常运转，造成严重的经济损失。

轴类件往往承受复杂的载荷，对修复力学性能要求也不断提高，激光熔覆也向着大厚度、大面积、高性能的方向发展，使用激光熔覆技术对大型轴类件进行高厚度修复，使其具有优异的力学性能和使用寿命。但是该项技术仍存在一定的缺陷：裂纹、孔隙、夹杂等常见缺陷，缺陷的存在会使得试样的性能下降，尤其是在性能要求高的轴类零件的应用中，一般不允许存在有缺陷的零部件。

发明内容

针对现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法，以解决轴类件增材修复技术中修复件疲劳寿命较差的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法，包括如下步骤：

(1)将待增材修复的轴类件表面车削后，使用砂纸及乙醇去油去污，备用；

所述轴类件例如：机车车轴、汽轮机转子轴；

(2)将铁素体钢合金粉末置于烘箱中，100～200℃保温直至烘干，备用；

所述铁素体钢合金粉末由如下质量百分比的组分组成：

碳C：0.05％～0.15％，铬Cr：1.0％～5.0％，硅Si：0.50％～1.0％，锰Mn：1.0％～1.50％，钼Mo：0.30％～0.60％，铁Fe：余量；

所述铁素体钢合金粉末可通过真空气雾化制粉方法进行制备，粉末粒度为50～200μm，主体粒度为75～150μm；

(3)将步骤(1)准备好的待增材修复的轴类件置于激光器下，利用同轴送粉装置向轴类件表面激光光斑处均匀送入步骤(2)准备好的铁素体钢合金粉末，激光器射出激光束辐照于轴类件表面并熔化铁素体钢合金粉末，形成一层熔覆层，对其表面切削去除0.05～0.2mm厚度后，重复上述熔覆过程，待熔覆厚度达到预期后，自然冷却至室温；

激光熔覆的条件为：激光器功率2500～3000W，激光扫描速度240～480mm/min，送粉速率10g～12g/min，合金粉末的送粉方式为同步同轴输送；熔覆道次之间的搭接率为40％～60％；激光器光斑形状为直径4mm的圆光斑，激光能量均匀分布；载气送粉装置使用的气体为纯度99.99％氩气(Ar)，保护气使用的气体为纯度99.99％氩气(Ar)；

所形成的每一层熔覆层的厚度在0.5～1.5mm；

(4)对经过步骤(3)增材的轴类件进行后热处理，完成轴类件的激光增材修复；

所述的后热处理为：对轴类件依次进行正火、淬火、高温回火；所述正火的条件为920℃保温1h，空冷；所述淬火的条件为920℃保温15min，油冷；所述高温回火的条件为550℃保温30min，炉冷。