CN102094198B - 一种用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法。其是利用激光技术将一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损合金粉熔覆在螺旋套的表面而形成一层合金熔覆层，由于该合金粉中含有对合金熔覆层起晶粒细化、强化等作用的元素或者它们的氧化物，因此合金熔覆层的组织特征表现为晶粒细化、位错密度增加、组织均匀致密，同时还具有过饱和合金的固溶强化及超细化合物等的弥散强化作用，所以能够有效地提高螺旋套表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，从而可以大幅度提高螺杆泵的使用寿命。另外，本方法还可用于失效螺旋套的表面修复，因此能够有效地降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于激光熔覆技术领域，特别是涉及一种用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法。
背景技术
螺杆泵是一种利用螺杆的回转来吸排液体的容积式泵，主要包括泵体以及安装在泵体内部的螺旋套和至少一个螺杆，并且根据螺杆的数量分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等多种。目前常用的螺杆泵存在下列问题：在石油化工行业中，螺杆泵主要用于输送诸如润滑油、燃油及高分子聚合物等黏稠液体。在使用过程中，受原油中硫化物等化学物质的腐蚀和重油中泥沙等杂质的磨损，其上螺旋套的表面极易出现损坏，这样就会使螺旋套与泵体之间的间隙加大，结果导致螺杆泵的流量和输出压力降低，性能下降，甚至报废，从而增加了故障率并影响其使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够大幅度提高螺旋套抗腐蚀、耐磨损能力的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法。
为了达到上述目的，本发明提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法包括顺序进行的下列步骤：
1)利用机械加工方法将已成型的螺旋套表面沿直径方向去除1.0mm；
2)将合金粉在5.0mm的光斑直径、1.5mm的搭接量和500-700mm/min的线速度条件下采用激光器将合金粉熔覆在上述已去除表层的螺旋套表面，熔覆过程中采用99.9％氩气对熔池进行保护，然后室温下通过基体自冷作用快速冷却而形成一层合金熔覆层；所述的合金粉由80-85％镍基合金和15-20％球化碳化钨组成；
3)利用机械加工方法将上述合金熔覆层的表层去除即可制成表面带有合金熔覆层的螺旋套。
所述的镍基合金由0.02％C、9.2％Mo、0.98％Fe、0.32％Mn、21.5％Cr、0.40％Si、0.07％O、0.01％Al、0.09％N、3.45％Nb和余量的Ni组成。
所述的球化碳化钨由2.46％C、33.92％Ni、1.32％Fe、2.75％Cr、1.50％Si、0.018％O、1.48％B、0.003％S、0.003％P和余量的WC组成。
所述的步骤2)中合金熔覆层的厚度为1-1.3mm。
所述的步骤3)中合金熔覆层的表层去除厚度为0.5mm。
所述的螺旋套的材质为1Cr18Ni9Ti或1Cr13。
所述的步骤1)和3)中的机械加工方法为粗加工车削，精加工磨削工艺。
本发明提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法是利用激光技术将一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损合金粉熔覆在螺旋套的表面而形成一层合金熔覆层，由于该合金粉中含有对合金熔覆层起晶粒细化、晶粒强化等作用的元素或者它们的氧化物，因此合金熔覆层的组织特征表现为晶粒细化、位错密度增加、组织均匀致密，同时还具有过饱和合金的固溶强化作用，所以能够有效地提高螺旋套表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，从而可以大幅度提高螺杆泵的使用寿命。另外，本方法还可用于失效螺旋套的表面修复，因此能够有效地降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法进行详细说明。
实施例1：
本实施例提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法包括顺序进行的下列步骤：
1)利用车削或磨削方法将已成型的螺旋套表面厚度去除1.0mm，螺旋套的材质为1Cr18Ni9Ti；
2)将由85％镍基合金和15％球化碳化钨组成的合金粉在5.0mm的光斑直径、1.5mm的搭接量和600mm/min的线速度条件下用激光器熔覆在上述已去除表层的螺旋套表面，熔覆过程中采用99.9％氩气对熔池进行保护，以避免碳化钨烧损和分解，然后室温下通过基体自冷作用快速冷却而形成一层合金熔覆层；合金熔覆层的厚度为1.3。激光熔覆时是利用激光器将合金粉以5.0mm直径的激光束(即光斑)一道一道扫描在螺旋套的表面，每道激光束之间的重叠量为1.5mm，此重叠量即为搭接量。另外，熔覆层与基体为冶金结合，球状碳化钨均匀分布在熔覆层中，无气孔裂纹等缺陷。
3)利用车削或磨削方法将上述合金熔覆层的表层去除0.5mm即可制成表面带有合金熔覆层的螺旋套。
实施例2：
本实施例提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法包括顺序进行的下列步骤：
1)利用车削或磨削方法将已成型的螺旋套表面厚度去除1.0mm，螺旋套的材质为1Cr13；
2)将由85％镍基合金和15％球化碳化钨组成的合金粉在5.0mm的光斑直径、1.5mm的搭接量和500mm/min的线速度条件下用激光器熔覆在上述已去除表层的螺旋套表面，熔覆过程中采用99.9％氩气对熔池进行保护，以避免碳化钨烧损和分解，然后室温下通过基体自冷作用快速冷却而形成一层合金熔覆层；合金熔覆层的厚度为1.1。
3)利用车削或磨削方法将上述合金熔覆层的表层去除0.5mm即可制成表面带有合金熔覆层的螺旋套。
实施例3：
本实施例提供的用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法包括顺序进行的下列步骤：
1)利用车削或磨削方法将已成型的螺旋套表面厚度去除1.0mm，螺旋套的材质为1Cr13；
2)将由80％镍基合金和20％球化碳化钨组成的合金粉在5.0mm的光斑直径、1.5mm的搭接量和700mm/min的线速度条件下用激光器熔覆在上述已去除表层的螺旋套表面，熔覆过程中采用99.9％氩气对熔池进行保护，以避免碳化钨烧损和分解，然后室温下通过基体自冷作用快速冷却而形成一层合金熔覆层；合金熔覆层的厚度为1.0。
3)利用车削或磨削方法将上述合金熔覆层的表层去除0.5mm即可制成表面带有合金熔覆层的螺旋套。
利用本发明提供的激光熔覆合金方法在螺旋套的表面形成的合金熔覆层微观组织是由固熔于大量Cr及少量的Y(Fe、Ni)树枝晶、枝晶间(Cr、Fe)7(C、B)3+Y(Fe、Ni)共晶所构成，合金熔覆层的宏观硬度达HRC45-48。另外，Cr、Si元素在Y相中的固溶，枝晶间共晶(Cr、Fe)7(C、B)3高硬度相的析出是合金熔覆层也是得到强化的主要原因。
Claims (1)
1.一种用于螺杆泵中螺旋套的表面激光熔覆合金方法，所述的方法包括顺序进行的下列步骤：
1)利用机械加工方法将已成型的螺旋套表面沿直径方向去除1.0mm；
2)将合金粉在5.0mm的光斑直径、1.5mm的搭接量和500-700mm/min的线速度条件下采用激光器将合金粉熔覆在上述已去除表层的螺旋套表面，熔覆过程中采用99.9％氩气对熔池进行保护，然后室温下通过基体自冷作用快速冷却而形成一层合金熔覆层；所述的合金粉由80-85％镍基合金和15-20％球化碳化钨组成；
3)利用机械加工方法将上述合金熔覆层的表层去除即可制成表面带有合金熔覆层的螺旋套；
其特征在于：所述的镍基合金由0.02％C、9.2％Mo、0.98％Fe、0.32％Mn、21.5％Cr、0.40％Si、0.07％O、0.01％Al、0.09％N、3.45％Nb和余量的Ni组成；所述的球化碳化钨由2.46％C、33.92％Ni、1.32％Fe、2.75％Cr、1.50％Si、0.018％O、1.48％B、0.003％S、0.003％P和余量的WC组成。
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