CN101974750A - 截齿齿体锥形面激光强化工艺 - Google Patents

截齿齿体锥形面激光强化工艺 Download PDF

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杜柏奇
杨庆东
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Abstract

本发明公开了一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：1)截齿齿体锥形面表面处理：室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；2)复合陶瓷材料的预置：将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为50～96％，Mg为1～7％，B为3～30％，M为0～13％，M为Si、Cu、Ni、W、Cr、La、Mn、Ce、Zn、V、Zr元素中的一种或者几种；3)截齿锥形面表面激光强化处理：利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。本发明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，处理后截齿洛氏硬度为HRC70以上。

Description

截齿齿体锥形面激光强化工艺
技术领域
本发明属于激光合金表面强化技术领域，特别涉及一种用于煤矿采掘机组上使用截齿齿体锥形面的激光强化工艺。
背景技术
截齿是采掘机组上直接切割煤岩的关键零件，镐型截齿它是一个锥面体，在锥尖部镶嵌有硬质合金头。截齿母体过早磨损，使的寿命大大缩短。因此，提高截齿端部的耐磨性，是延长使用寿命的关键。截齿在割煤、割岩石时常产生大量的火花，这些火花极易引爆煤矿井下的瓦斯或煤尘，而发生重大的煤矿安全事故，为了避免这些火花引燃瓦斯或煤尘，采煤机或掘进机都配备了喷水系统，但是在实际生产中喷水喷头极易堵塞而失去作用，极大的影响了煤矿安全生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，提高截齿齿体锥形面的硬度和耐磨性。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术措施：
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为50～96％，Mg为1～7％，B为3～30％，M为0～13％，M为Si、Cu、Ni、W、Cr、La、Mn、Ce、Zn、V、Zr元素中的一种或者几种；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
本发明的有益效果：
激光技术在截齿表面工程技术上的应用，是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高性能涂层，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，洛氏硬度为HRC70以上。
具体实施方式
实施例1
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为77.8％，Mg为5.2％，B为10.48％，Si为6.52％；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
激光合金化后的截齿的洛氏硬度为HRC70。通过实验该金属层使截齿在使用过程中产生的火花量减少了90％以上，极大的提高了煤炭开采的安全性。
实施例2
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为60.7％，Mg为5.6％，B为25.2％，M为8.5％，M为Cu、V％、Ni％、W％、Cr％、Zr％、Mn％、Zn％元素中的一种；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
激光合金化后的截齿的洛氏硬度为HRC72。通过实验该金属层使截齿在使用过程中产生的火花量减少了90％以上，极大的提高了煤炭开采的安全性
实施例3
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为94.8％，Mg为1％，B为3％，M为1.2％，M为La或Ce；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
激光合金化后的截齿的洛氏硬度为HRC72。通过实验该金属层使截齿在使用过程中产生的火花量减少了90％以上，极大的提高了煤炭开采的安全性。
实施例4
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为88％，Mg为4％，B为8％；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
激光合金化后的截齿的洛氏硬度为HRC67。通过实验该金属层使截齿在使用过程中产生的火花量减少了90％以上，极大的提高了煤炭开采的安全性。
实施例5
一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为50％，Mg为7％，B为30％，Si为6％，Mn为3％、Zn为2$，Ce为0.75％，V为1.25％；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
激光合金化后的截齿的洛氏硬度为HRC75。通过实验该金属层使截齿在使用过程中产生的火花量减少了90％以上，极大的提高了煤炭开采的安全性。
上述各个实施例中复合陶瓷材料制备方法如下：(1)将上述含有上述各元素的粉末按照比例混合好后，放入球磨机中进行球磨，球料比为10∶1，加入乙醇将粉末完全润湿，球磨，球磨时间为30h；(2)将混合均匀的粉末在50℃温度下干燥；(3)在复合粉中加入粘结剂，充分混合，放到50MPa的压片机上压片30分钟：(4)将压好的块放到真空碳管炉中，加热，保温5h后冷却；(5)将烧结后的复合粉破碎，球磨，筛选出所需的-80～-100um的粉末。

Claims (1)

1.一种截齿齿体锥形面激光强化工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)截齿齿体锥形面表面处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并利用酒精清洗干净；
2)复合陶瓷材料的预置
将复合陶瓷材料均匀涂覆在截齿齿体锥形面表面，所述复合陶瓷材料的各元素重量百分数为：Fe为50～96％，Mg为1～7％，B为3～30％，M为0～13％，M为Si、Cu、Ni、W、Cr、La、Mn、Ce、Zn、V、Zr元素中的一种或者几种；
3)截齿锥形面表面激光强化处理
利用激光器将复合陶瓷材料与截齿齿体锥形面进行重熔，激光功率为5000W，扫描速度为300mm/min，搭接率35％，光斑直径为1.8mm。
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