CN101942658A - 轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法 - Google Patents

轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法 Download PDF

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陈威
谭佃龙
毕小平
刘礼华
李吉峰
朱磊
郑召全
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Abstract

本发明涉及一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法。所述方法包括以下工艺过程：将激光熔覆设备与旋压设备邻近放置，经绑定，使激光熔覆设备的最佳参数的光斑始终照射在旋压设备的旋轮即将旋压到的轴类零件表面局部，用预涂法或送粉法在轴类零件表面激光熔覆涂层材料，熔覆后，随着轴类零件的旋转和旋轮的进给，趁热立即对熔覆层进行旋压加工，使熔覆层在旋压力作用下产生塑性变形。熔覆层在旋轮旋压力作用下产生塑性变形、压合微裂纹、消除熔覆层的残余应力、消除孔隙，达到显著提高熔覆层完整性、致密度、与基体结合强度、熔覆层内聚强度和表面质量的目的。

Description

轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法
(一)技术领域
本发明涉及一种在轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法。属于表面工程与材料加工交叉学科技术领域。
(二)背景技术
目前，国内外普遍采用的激光熔覆技术在轴类零件表面制备的熔覆层不同程度地存在微裂纹，影响熔覆层的使用寿命。
微裂纹产生的原因主要是基体与熔覆层间热膨胀系数不同，熔覆层冷却时产生的热拉应力所致。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种降低轴类零件表面熔覆层微裂纹率的轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法。
本发明的目的是这样实现的：一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，所述方法包括以下工艺过程：将激光熔覆设备与旋压设备邻近放置，经绑定，使激光熔覆设备的最佳参数的光斑始终照射在旋压设备的旋轮即将旋压到的轴类零件表面局部，用预涂法或送粉法在轴类零件表面激光熔覆涂层材料，熔覆后，随着轴类零件的旋转和旋轮的进给，趁热立即对熔覆层进行旋压加工，使熔覆层在旋压力作用下产生塑性变形。
本发明所述熔覆材料的种类可根据零件对使用性能的要求，选择防腐、耐磨、减磨、隔热等金属、金属陶瓷或陶瓷等。
熔覆材料与基体材料间润湿性不好或热膨胀系数相差较大的情况下，可在熔覆层与基体间熔覆过渡层材料，根据情况过渡层层数可由一层增至多层，形成梯度涂层。梯度涂层的形成可按先后顺序熔覆不同成分的熔覆层材料获得。
本发明涉及的熔覆层材料和梯度涂层结构设计与常规的激光熔覆技术相同或相近，由于要对熔覆层进行塑性加工，所以尽量选用塑性变形性能较好的熔覆层材料。
本发明所述梯度涂层的材料为：含10％-80％不同比例Ni的TiCNi粉末材料。
本发明将热旋压技术与激光熔覆技术有机融合，对刚刚熔覆的熔覆层趁热进行旋压加工，使熔覆层材料在旋轮的压力下产生塑性变形，压合微裂纹，消除残余拉应力，产生残余压应力，提高熔覆层致密度、表面质量、内聚强度和熔覆层与工件间的界面结合强度。
本发明的有益效果是：
1、熔覆层表面质量好，可以减少表面二次加工工序和成本；
2、熔覆层与基体结合强度高、熔覆层微裂纹率低，内在质量好，使用寿命高；
3、将两种成熟的技术和设备组合，无需做大的改动，易于从试验转入规模生产。
(四)具体实施方式
本发明涉及一种在轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法。其典型的实施例是：
用氧-乙炔火焰喷涂方法，在Φ80的1Gr18Ni9Ti钢轴试件表面喷涂美科16C镍铬自熔合金粉末。喷涂层厚度0.4～0.5mm。钢轴试件夹在旋压机夹头上，旋压机与激光加工机布置在一起，经绑定，使激光加工机的最佳参数的光斑始终照射在旋压机的旋轮即将旋压到的钢轴试件表面局部。用2kW横流CO2激光加工机进行熔覆。激光加工机工艺参数为：输出功率1.5kW，圆形激光束直径4mm，扫描速度360mm/min，多道扫描的重叠量为1％，氮气保护。随着熔覆的进行和钢轴试件的旋转及旋轮的进给，采用激光熔覆操作的安全保护措，和常规的热旋压工艺参数，实现趁热对钢轴试件表面进行旋压加工的目的。

Claims (5)

1.一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：将激光熔覆设备与旋压设备邻近放置，经绑定，使激光熔覆设备的最佳参数的光斑始终照射在旋压设备的旋轮即将旋压到的轴类零件表面局部，用预涂法或送粉法在轴类零件表面激光熔覆涂层材料，熔覆后，随着轴类零件的旋转和旋轮的进给，趁热立即对熔覆层进行旋压加工，使熔覆层在旋压力作用下产生塑性变形。
2.根据权利要求1所述的一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，其特征在于所述熔覆涂层材料为金属、金属陶瓷或陶瓷。
3.根据权利要求1或2所述的一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，其特征在于在所述熔覆层与轴类零件基体间熔覆过渡层材料，过渡层层数由一层增至多层，形成梯度涂层。
4.根据权利要求3所述的一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，其特征在于所述梯度涂层的材料为：含10％-80％不同比例Ni的TiCNi粉末材料。
5.根据权利要求1所述的一种轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆-旋压法，其特征在于所述方法具体工艺过程为：用氧-乙炔火焰喷涂方法，在Φ80的1Gr18Ni9Ti钢轴试件表面喷涂美科16C镍铬自熔合金粉末，喷涂层厚度0.4～0.5mm，钢轴试件夹在旋压机夹头上，旋压机与激光加工机布置在一起，经绑定，使激光加工机的最佳参数的光斑始终照射在旋压机的旋轮即将旋压到的钢轴试件表面局部，用2kW横流CO2激光加工机进行熔覆，激光加工机工艺参数为：输出功率1.5kW，圆形激光束直径4mm，扫描速度360mm/min，多道扫描的重叠量为1％，氮气保护，熔覆后，随着轴类零件的旋转和旋轮的进给，趁热立即对熔覆层进行旋压加工，使熔覆层在旋压力作用下产生塑性变形。
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