CN101054667B - 激光修复高硬度发动机制件报废模具的材料和制法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的材料和制法及应用，按照重量组分计算：它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份组成的。与现有技术相比，在本发明工艺条件下，激光熔覆粉末材料后，所形成的涂层中无裂纹孔洞产生，从而大大降低了熔覆层的开裂敏感性。而且本发明所用的合金粉末材料流动性好，并添加了强碳化物形成元素Mo和/或V，可用于报废的一系列较高硬度(HRC＝50～60)的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件的激光熔覆修复。
Description
技术领域：本发明涉及一种激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的材料和制法及应用，特别是用于高硬度航空发动机制件报废模具激光熔覆修复的合金粉末材料及其制作方法以及它的应用，属于冶金技术的领域。
背景技术：目前，用于发动机制件报废模具修复的工艺方法主要有热喷涂和激光修复。由于热喷涂工艺修复的涂层存在空洞、气孔等冶金缺陷，同时，热喷涂层与基材之间为机械或半机械结合，结合强度较低，在使用过程中易发生脱落现象，限制了它的应用范围。而激光熔覆修复的涂层具有组织细小、无孔洞、涂层熔覆厚度可控、涂层与基材呈冶金结合、结合强度高等特点。但是激光熔覆修复的合金粉末材料均是借用传统的热喷涂材料，这种材料在激光熔覆过程中，极易在涂层中产生较大的组织应力和热应力进而导致开裂现象。因此，研发专用于激光熔覆修复的合金粉末材料成了激光修复行业中亟待解决的关键问题。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的材料和制法及应用。本发明所用的合金粉末材料流动性好，并添加了强碳化物形成元素，可用于报废的高硬度低、中碳钢或低、中碳合金钢制件的激光熔覆修复，而且激光熔覆后所形成的涂层中无裂纹孔洞产生，从而大大降低了熔覆层的开裂敏感性。
本发明是这样构成的：激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料，按照重量组分计算：它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份组成的。
具体的说：按照重量计算：它是由C 0.3公斤、Cr 13公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 77公斤、Ni 3.2公斤、Mo 1公斤和V 1公斤组成的。
本发明所述激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的制备方法为：按配方及比例称取粒度为-140～280目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨使之充分混合，即得产品。
在本方法中研磨的时间为4～8小时。若研磨时间过长则生产成本增加、降低效益，但是研磨时间短则这些金属粉末不能够充分地混合均匀，达不到最佳的使用效果。
本发明所述激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的应用：制得的合金粉末材料可用于报废的高硬度低、中碳钢或低、中碳合金钢制件的激光熔覆修复。
具体地说，将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机制件报废模具或报废的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝2～4KW，扫描速度V＝2～8mm/s，光斑尺寸d＝2.5～3.5mm的条件下，进行激光修复。比较好的应用条件是：将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机制件报废模具或报废的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝3.5KW，扫描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝4mm的条件下，进行激光修复。
与现有技术相比，本发明所用材料为非晶合金体系，非晶合金可以降低激光熔覆过程中涂层的组织应力和热应力，因此，本发明合金粉末材料经激光熔覆后，所形成的涂层中无裂纹孔洞产生，从而大大降低了熔覆层的开裂敏感性。而且本发明所用的合金粉末材料流动性好，并添加了强碳化物形成元素Mo和/或V，熔覆过程中形成硬度极高的MoC、VC，这些碳化物弥散分布在材料中，起到增强材料整体硬度和强度的作用，适用于报废的一系列较高硬度(HRC＝50～60)的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件的激光熔覆修复。
具体实施方式：
本发明的实施例1：激光熔覆修复高硬度的发动机叶片锻压模具或低碳钢制件的合金粉末材料，由C 0.3公斤、Cr 14公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 76公斤、Ni 3.2公斤、Mo1公斤和V 1公斤组成。按配方及比例称取粒度为-20～160目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨6小时使之充分混合，制得产品。
将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机叶片锻压模具或低碳钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝3.5KW，扫描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝3mm的条件下，进行激光修复。
本发明的实施例2：激光熔覆修复高硬度的发动机弯头件锻压模具或中碳钢制件的合金粉末材料，由C 0.2公斤、Cr 18公斤、Si 1.8公斤、B 1.5公斤、Fe 74公斤、Ni 2.5公斤和Mo 2公斤组成。按配方及比例称取粒度为-140～40目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨4小时使之充分混合，制得产品。
将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机弯头件锻压模具或中碳钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝2KW，扫描速度V＝2mm/s，光斑尺寸d＝2.5mm的条件下，进行激光修复。
本发明的实施例3：激光熔覆修复高硬度的发动机环轧件锻压模具或低碳合金钢制件的合金粉末材料，由C 0.4公斤、Cr 20公斤、Si 3.4公斤、B 2.8公斤、Fe 68公斤、Ni 3.4公斤和V 2公斤组成。按配方及比例称取粒度为100～280目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨8小时使之充分混合，制得产品。
将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机环轧件锻压模具或低碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝4KW，扫描速度V＝8mm/s，光斑尺寸d＝3.5mm的条件下，进行激光修复。
本发明的实施例4：激光熔覆修复高硬度的发动机叶轮锻压模具或中碳合金钢制件的合金粉末材料，由C 0.5公斤、Cr 10公斤、Si 3.2公斤、B 2.2公斤、Fe 78公斤、Ni 3.1公斤、Mo 2公斤和V 1公斤组成。按配方及比例称取粒度为0～180目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨5小时使之充分混合，制得产品。
将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机叶轮锻压模具或中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝3KW，扫描速度V＝5mm/s，光斑尺寸d＝3mm的条件下，进行激光修复。
本发明的实施例5：激光熔覆修复高硬度的发动机环形件锻压模具或低、中碳钢制件的合金粉末材料，由C 0.4公斤、Cr 20公斤、Si 3.4公斤、B 2.8公斤、Fe 66公斤、Ni 3.4公斤、Mo 2公斤和V 2公斤组成。按配方及比例称取粒度为140～280目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨7小时使之充分混合，制得产品。
将制得的合金粉末材料置于需要修复的高硬度发动机环形件锻压模具或低、中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝2.5KW，扫描速度V＝7mm/s，光斑尺寸d＝3.5mm的条件下，进行激光修复。
本发明合金粉末材料所能修复的模具或制件的硬度HRC＝50～60。
Claims (7)
1.激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料，其特征在于：按照重量组分计算：它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe 66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份组成的。
2.按照权利要求1所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料，其特征在于：按照重量计算：它是由C 0.3公斤、Cr 13公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 77公斤、Ni 3.2公斤、Mo 1公斤和V 1公斤组成的。
3.如权利要求1或2所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的制备方法，其特征在于：按重量组分称取粒度为-140～280目的C、Cr、Si、B、Fe、Ni、Mo和V八种粉末，然后在研钵中研磨使之充分混合，即得产品。
4.按照权利要求3所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的制备方法，其特征在于：研磨的时间为4～8小时。
5.如权利要求1或2所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的应用，其特征在于：制得的合金粉末材料用于报废的高硬度发动机制件模具或者报废的高硬度低、中碳钢或低、中碳合金钢制件的激光熔覆修复。
6.按照权利要求5所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的应用，其特征在于：将制得的合金粉末材料置于需要修复的报废的高硬度发动机制件模具或报废的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝2～4KW，扫描速度V＝2～8mm/s，光斑尺寸d＝2.5～3.5mm的条件下，进行激光修复。
7.按照权利要求6所述的激光熔覆修复高硬度发动机制件报废模具的合金粉末材料的应用，其特征在于：将制得的合金粉末材料置于需要修复的报废的高硬度发动机制件模具或报废的低、中碳钢或低、中碳合金钢制件缺陷位置，在激光输出功率P＝3.5KW，扫描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝3mm的条件下，进行激光修复。
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