CN100500877C - 水泵部件金属表面激光强化工艺方法 - Google Patents
水泵部件金属表面激光强化工艺方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100500877C CN100500877C CNB2004100062273A CN200410006227A CN100500877C CN 100500877 C CN100500877 C CN 100500877C CN B2004100062273 A CNB2004100062273 A CN B2004100062273A CN 200410006227 A CN200410006227 A CN 200410006227A CN 100500877 C CN100500877 C CN 100500877C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal surface
- laser
- pump part
- water pump
- processing method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920003987 resole Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 abstract 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010433 powder painting Methods 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
水泵部件金属表面激光强化工艺方法,尤其适用于水泵叶轮、口环等在水介质中工作的组件的表面抗腐蚀磨损强化,通过在金属需处理区表面涂覆合金材料后,根据处理面积选择一定光斑的光束进行激光扫描处理,硬化层平均硬度可达到HV450~700,由外至内呈梯度下降;硬化层厚度≥0.4mm;硬化带宽度根据不同的技术要求可调可控,无处理裂纹、变形。解决了喷吐工艺产生的脱落、形变等问题,提高了不锈钢等金属表面硬度、抗腐蚀、抗磨损以及抗气蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及水泵部件金属表面激光强化工艺方法,尤其涉及于水泵叶轮、口环、转子、轴、泵体等在水介质中工作的组件的表面抗腐蚀、气蚀和磨损的强化工艺。
背景技术
水泵叶轮、口环等组件是工业水泵中重要的零部件,水泵组件的材质一般为不锈钢,有:奥氏体不锈钢、双钼不锈钢、马氏体不锈钢等。如牌号:316不锈钢、0Cr17Ni12Mo2、00Cr25Ni7Mo3N、2Cr13等铸态硬度应为HV180-300的不锈钢。水泵组件磨损直接影响到设备的正常运转。如:秦山第三核电有限公司海水泵在使用六个月后,发现叶轮在过流面部分出现较严重的孔洞、梨沟,有的甚至即将穿孔。究其失效原因是:气蚀、磨损、海水腐蚀联合作用的结果。
为提高水泵叶片及其组件的抗水蚀,抗磨损能力,目前叶轮主要采用表面喷涂强化处理,有火焰喷涂、离子喷涂、音速喷涂等,该方法的主要特征是将不熔化或部分熔化的金属粉末喷涂在工件表层,在表面产生强化喷涂层,金属粉末以Ni基WC为主,有的也采用过渡层的办法减小应力和硬度梯度过大的现象,这些方法生产的水泵叶轮组件工艺较简单且喷涂层与基体难于达到冶金结合,整体易变形,使用过程中容易产生脱落、开裂等问题。
发明内容
为克服上述技术缺陷,本发明的主要目的是提供一种水泵部件金属表面激光强化工艺方法,它采用激光覆层合金化表面改性技术,利用激光快速加热、熔池快速凝固的特点,能够在材料表面形成性能优异的合金化覆层,从而提高水泵叶轮、口环、转子、轴等金属零件的使用寿命。解决了目前喷涂方法产生的剥落、变形、喷涂区域不准、裂纹等问题,提高了金属表面硬度和抗腐蚀强度。
本发明的技术方案是:一种水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其工艺步骤是先清洁水泵部件金属表面,并在金属表面涂覆由合金和粘接剂的混合体组成的涂覆层,涂覆层干燥后,根据处理面积选择一种光斑的光束进行激光处理,同时,用惰性气体保护激光局部作用区,控制激光作用区薄层熔化,在金属表层形成合金覆层,次表层形成合金化层;其中,所述合金成份的重量百分比为:Cr:15.0~20.0%,B:3.0~4.5%,Si:3.0~4.5%,Fe<5.0%,W:4.0~6.0%,Ni:余量。所述惰性气体为氩气或氮气。
涂覆层的组成为:合金60%~70%、粘结剂30%~40%。
可选择的激光工艺参数:光斑带宽为8mm×8mm光束、功率2000~3000W、速度300~700mm/min、相邻处理表面的搭接量为10%~30%。实施时应根据具体情况,根据部件大小,对以上范围的参数进行优化搭配。
根据金属零部件处理部位的型线进行数控编程,通过数控编程实现激光光束在金属零部件处理区表面的三维运动。
所述的一种水泵金属表面激光涂覆层厚度≥0.4mm。所述粘接剂是酚醛树脂或清漆。
所述水泵部件是水泵叶轮、口环、转子或者轴。
添加硬质合金元素(如钨、钼等)后,由于硬质合金元素的弥散强化作用,使合金层的硬度大大提高,进而提高了泵抵抗磨粒磨损的能力。B是作为抗气蚀元素加入的,从金相组织上看,应为Ni-Fe-Cr固溶体和硼化镍、硼化铬及各种碳化物,随着Cr、C、B含量的增加,不仅对基体的固溶强化逐步加强,而且硬质点的数量也随之增加,使材料的抗滑移能力得到加强,当在气蚀面上存在大量均匀、弥散分布的化合物时,可以起到骨架作用,阻止气蚀进一步向基体内部侵蚀。
本发明解决了喷涂处理水泵部件后,在使用时的剥落、形变及硬度梯度过渡过大的问题,同时,激光光束定位精确,通过数控编程可以实现工件的自动加工生产。
具体实施方式
本发明实施例为RSW海水泵叶轮,其材质为:316不锈钢,实施步骤说明如下:
1、根据对水泵叶轮处理区域要求,按照水泵叶轮型线进行数控编程:保证激光束在搭接时与处理部位等距离、等方向,作用时间均匀一致。
2、清洗处理部位:用丙酮、松香水等去油污、除锈、除氧化皮。
3、在需处理区金属表面,涂覆由合金和粘接剂的混合体组成的涂覆层,涂覆层的组成为:合金60%~70%、粘结剂30%~40%。其中合金的成份组成:Cr:15.0%~20.0%,B:3.0%~4.5%,Si:3.0%~4.5%,Fe<5.0%,W:4.0~6.0%,Ni:余量。
4、激光处理:根据处理面积选择矩形光斑的光束进行激光处理,同时,用气体保护激光局部作用区,控制激光作用区熔化速度,以控制合金层深度。
激光工艺参数:本工艺使用光斑带宽为8mm×8mm光束,功率2500W,速度400mm/min,相邻处理表面的搭接量为20%,Ar2气体保护。
作用结果是:在表层形成合金覆层,次表层形成合金化层(合金元素渗入基体)。
4、清理处理表面。
5、平衡校验。
对转速较大的需要进行动平衡试验,否则只需做静平衡试验。
通过以上方法处理的工件,充分利用了激光处理的特点,功率密度高,加热速度极快,使金属基体、粉末材料瞬时熔化,元素来不及氧化烧损;随后激光束快速移动使金属自激冷,覆层与基体完全冶金结合,并使应力和硬度过渡均匀,处理区晶粒高度细化。
水泵叶轮可达到以下具体技术指标:硬化层平均硬度可达到HV450-700,由外至内呈梯度下降;硬化层深度≥0.4mm;硬化带宽度根据不同型号的技术要求可调可控。
Claims (6)
1、水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于其工艺步骤如下:先清洁水泵部件金属表面,并在金属表面涂覆由合金和粘接剂的混合体组成的涂覆层,涂覆层干燥后,根据处理面积选择一种光斑的光束进行激光处理,同时,用惰性气体保护激光局部作用区,控制激光作用区薄层熔化,在金属表层形成合金覆层,次表层形成合金化层;其中,所述合金成份的重量百分比为:Cr:15.0~20.0%,B:3.0~4.5%,Si:3.0~4.5%,Fe<5.0%,W:4.0~6.0%,Ni:余量。
2、根据权利要求1所述的水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于所述激光处理的工艺参数如下:光斑带宽为8mm×8mm光束、功率2000~3000W、速度300~700m m/min、相邻处理表面的搭接量为10~30%。
3、根据权利要求1所述的水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于所述涂覆层的厚度≥0.4mm。
4、根据权利要求1所述的水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于所述粘接剂是酚醛树脂或清漆。
5、根据权利要求1所述的水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于所述惰性气体是:氩气或氮气。
6、根据权利要求1所述的水泵部件金属表面激光强化工艺方法,其特征在于所述水泵部件是水泵叶轮、口环、转子或者轴。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100062273A CN100500877C (zh) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 水泵部件金属表面激光强化工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100062273A CN100500877C (zh) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 水泵部件金属表面激光强化工艺方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1670226A CN1670226A (zh) | 2005-09-21 |
CN100500877C true CN100500877C (zh) | 2009-06-17 |
Family
ID=35041661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100062273A Expired - Fee Related CN100500877C (zh) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 水泵部件金属表面激光强化工艺方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100500877C (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101956198B (zh) * | 2010-10-13 | 2012-02-29 | 姚建华 | 一种沉淀硬化不锈钢的表面复合强化工艺及沉淀硬化不锈钢材料 |
CN102877061A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-16 | 江苏大学 | 一种激光熔覆再制造不锈钢泵类零件的方法和装置 |
CN103146893B (zh) * | 2013-03-08 | 2014-09-03 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光冲击处理曲面的方法 |
CN103305834A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于活塞表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103305833A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于铰刀表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103537662A (zh) * | 2013-06-18 | 2014-01-29 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于铣刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103305830A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于钻杆表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103334102A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-10-02 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103305832A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于蜗杆表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN103305836A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 江苏和昊激光科技有限公司 | 专用于磨头激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 |
CN107335940A (zh) * | 2017-08-26 | 2017-11-10 | 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 | 气门喷焊用钴铬钨合金粉及其焊接工艺 |
CN108220954A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-29 | 唐山科源激光再制造有限责任公司 | 一种用于制备叶片的纳米强化材料及其制备方法 |
-
2004
- 2004-03-17 CN CNB2004100062273A patent/CN100500877C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
水泵抗空蚀激光熔覆材料研究. 马援东,储训.水泵技术,第4期. 2001 |
水泵抗空蚀激光熔覆材料研究. 马援东,储训.水泵技术,第4期. 2001 * |
激光熔覆化工阀门的试验与质量控制. 李必文,石世宏,王新林.热加工工艺,第1卷. 2000 |
激光熔覆化工阀门的试验与质量控制. 李必文,石世宏,王新林.热加工工艺,第1卷. 2000 * |
激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究. 斯松华,袁晓敏,何宜柱,Je-Hyun,Lee,Mark,T.,Lusk.中国激光,第29卷第8期. 2002 |
激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究. 斯松华,袁晓敏,何宜柱,Je-Hyun,Lee,Mark,T.,Lusk.中国激光,第29卷第8期. 2002 * |
激光表面强化技术及其应用. 胡木林,谢长生,陶曾毅.机械工人热加工,第7卷. 2000 |
激光表面强化技术及其应用. 胡木林,谢长生,陶曾毅.机械工人热加工,第7卷. 2000 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1670226A (zh) | 2005-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100500877C (zh) | 水泵部件金属表面激光强化工艺方法 | |
Deuis et al. | Metal-matrix composite coatings by PTA surfacing | |
JP2021110037A (ja) | レーザークラッディング用の耐摩耗性および耐腐食性の鉄ベース合金粉末及びそのレーザークラッディング層 | |
US4472619A (en) | Method of welding for hard surfacing | |
Biddulph | Boronizing for erosion resistance | |
Duraiselvam et al. | Cavitation erosion resistance of AISI 420 martensitic stainless steel laser-clad with nickel aluminide intermetallic composites and matrix composites with TiC reinforcement | |
Zhang et al. | Cavitation erosion and erosion-corrosion resistance of austenitic stainless steel by plasma transferred arc welding | |
CN105081612B (zh) | 一种用于热作模具的等离子弧堆焊合金粉末 | |
JP2020186165A (ja) | 炭化チタンオーバーレイ及びその製造方法 | |
US4228223A (en) | Wear and corrosion resistant nickel-base alloy | |
JP2002518982A (ja) | 二層または多層の被膜 | |
CN108130532A (zh) | 一种铸铁表面激光熔覆耐磨耐冲击涂层方法 | |
Garbade et al. | Overview on hardfacing processes, materials and applications | |
CN104831270A (zh) | 一种铁基镍包碳化钨激光熔覆材料的制备方法 | |
US4810464A (en) | Iron-base hard surfacing alloy system | |
Tosun | Coating of AISI 1010 steel by Ni–WC using plasma transferred arc process | |
CN110195224B (zh) | 一种钢体pdc钻头表面硬化方法 | |
CN113458649B (zh) | 一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝 | |
Shivamurthy et al. | Laser surface modification of steel for slurry erosion resistance in power plants | |
JPH0772529B2 (ja) | 水車及びその製造方法 | |
CN102943265A (zh) | 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法 | |
JP3080380B2 (ja) | 水車及び機器とその製造方法 | |
Lo et al. | Corrosion resistance of laser-fabricated metal–matrix composite layer on stainless steel 316L | |
JPH07243539A (ja) | ニードルバルブ | |
CN108145276B (zh) | 一种化工泵易损件喷焊处理的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090617 Termination date: 20150317 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |