CN101974748A - 激光强化轴类件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光强化轴类件的方法，用于提高机械设备及电机使用的轴类件的性能，属于激光熔覆技术领域。本发明要解决的技术问题是提供一种激光强化轴类件的方法，能够提高其性能，延缓磨损速度，延长轴的使用寿命。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：包括以下步骤：1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少1.5-1.8mm；2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上；选用的金属粉末材料的重量百分比为：95.95％Fe、0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S和0.005％P。本发明激光熔覆后的轴类件，洛氏硬度可以达到为HRC35以上，优化了轴的性能。

Description

激光强化轴类件的方法

技术领域

本发明涉及一种激光强化轴类件的方法，用于提高机械设备及电机使用的轴类件的性能，属于激光熔覆技术领域。

背景技术

轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。机器中作回转运动的零件就装在轴上。在机器中作回转运动的零件与轴长期相互作用相互摩擦，使轴颈磨损直径变小，导致轴无法和机器中作回转运动的零件配合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光强化轴类件的方法，能够提高其性能，延缓磨损速度，延长轴的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种激光强化轴类件的方法，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少1.5-1.8mm；

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上；选用的金属粉末材料的重量百分比为：95.95％Fe、0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S和0.005％P。

本发明还公开了一种激光强化轴类件的方法，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少2.5-3.5mm；

2)对轴类件进行预热，预热到温度200-300℃。

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上，形成2层激光强化层；所述激光强化层包括置于轴颈表面的底层和位于底层上面的表面层；

底层选用的金属粉末材料的重量百分比为：0.25％C、1.0％Si、0.5％Mn、1.5％Cr、0.080％Ni、0.2％Cu、0.1％Ti、0.05％S、0.005％P、余量为Fe；

面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S、0.005％P、5％W、余量为Fe；

(3)熔覆后，在400-500℃真空热处理炉中进行保温，保温时间为2-3小时；

(4)将轴类件经车削和磨削处理至设计尺寸。

本发明的有益效果：

本发明利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大气环境下进行无污染操作，在廉价金属材料表面形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的激光强化层，将金属良好的坚韧性和涂层材料的高硬度、高化学稳定性、高耐磨性结合起来，创新了高性能涂层的生产工艺；通过检测可以看出：耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，说明所选择的工艺稳定、可行，激光熔覆后的轴类件，洛氏硬度可以达到为HRC35以上；本发明另一方案采用多层熔覆技术，底层的合金粉末与基体粘接性能好，避免了激光强化层与基层的开裂现象，延长了使用寿命；面层具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能，以进一步优化了轴的性能。

具体实施方式

实施例1

一种激光强化轴类件的方法，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少1.5-1.8mm；

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上；选用的金属粉末材料的重量百分比为：95.95％Fe、0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S和0.005％P。

通过检测可以看出：耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，说明所选择的工艺稳定、可行，激光熔覆后的轴类件，洛氏硬度可以达到为HRC35。

实施例2

一种激光强化轴类件的方法，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少2.5-3.5mm；

2)对轴类件进行预热，预热到温度200-300℃。

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上，形成2层激光强化层；所述激光强化层包括置于轴颈表面的底层和位于底层上面的表面层；

底层选用的金属粉末材料的重量百分比为：0.25％C、1.0％Si、0.5％Mn、1.5％Cr、0.080％Ni、0.2％Cu、0.1％Ti、0.05％S、0.005％P、余量为Fe；

面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S、0.005％P、5％W、余量为Fe；

(3)熔覆后，在400-500℃真空热处理炉中进行保温，保温时间为2-3小时；

(4)将轴类件经车削和磨削处理至设计尺寸。

通过检测可以看出：耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，说明所选择的工艺稳定、可行，激光熔覆后的轴类件，洛氏硬度可以达到为HRC45。

Claims (2)

1.一种激光强化轴类件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少1.5-1.8mm；

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上；选用的金属粉末材料的重量百分比为：95.95％Fe、0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S和0.005％P。

2.一种激光强化轴类件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用现有方法加工出轴类件，轴类件直径比设计值减少2.5-3.5mm；

2)对轴类件进行预热，预热到温度200-300℃。

2)将上述加工的轴类件安装在激光熔覆机的卡盘上，激光输出功率为6.8kw，激光束为15*2.5宽带矩形光斑，扫描速度为480-600mm/min，送粉率为18g/min，将金属粉末熔覆到轴颈上，形成2层激光强化层；所述激光强化层包括置于轴颈表面的底层和位于底层上面的表面层；

底层选用的金属粉末材料的重量百分比为：0.25％C、1.0％Si、0.5％Mn、1.5％Cr、0.080％Ni、0.2％Cu、0.1％Ti、0.05％S、0.005％P、余量为Fe；

面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.31％C、1.35％Si、0.97％Mn、1.26％Cr、0.061％Ni、0.14％Cu、0.074％Ti、0.01％S、0.005％P、5％W、余量为Fe；

(3)熔覆后，在400-500℃真空热处理炉中进行保温，保温时间为2-3小时；

(4)将轴类件经车削和磨削处理至设计尺寸。