CN102943265A - 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法 - Google Patents

掘进机密封套的激光熔覆工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102943265A
CN102943265A CN2012104680109A CN201210468010A CN102943265A CN 102943265 A CN102943265 A CN 102943265A CN 2012104680109 A CN2012104680109 A CN 2012104680109A CN 201210468010 A CN201210468010 A CN 201210468010A CN 102943265 A CN102943265 A CN 102943265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
seal cartridge
laser
cladding layer
hardness
melting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012104680109A
Other languages
English (en)
Inventor
孙晓鸣
汪清波
郑晓东
廉浩
李桂琴
于晓东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North Heavy Industry Group Co Ltd
Original Assignee
North Heavy Industry Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North Heavy Industry Group Co Ltd filed Critical North Heavy Industry Group Co Ltd
Priority to CN2012104680109A priority Critical patent/CN102943265A/zh
Publication of CN102943265A publication Critical patent/CN102943265A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一种应用于掘进机技术领域中的掘进机密封套的激光熔覆工艺方法，密封套固定在数控二维五轴联动加工工作台上，送粉机构中的载流气体将设定好的Ni基自熔性合金粉末输送至材料为40Cr的密封套表面，同时利用CO2激光器产生的高能量密度激光束将Ni基自熔性合金快速熔化，直接堆积形成完全致密的熔覆层，该熔覆层与密封套基体呈现原子冶金结合，使密封套表面获得高的硬度及耐磨性；激光熔覆Ni基合金涂层能显著提高40Cr钢的表面硬度和耐磨性，激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化作用。该发明激光熔覆的密封套熔覆层组织细密、热应力小、变形小，具有较低稀释率，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，延长了整机使用寿命。

Description

掘进机密封套的激光熔覆工艺方法
技术领域
本发明涉及掘进机技术领域中的一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法。
背景技术
现有掘进机水密封是依靠套装到密封套外表面的旋转格莱密封圈将喷雾水与润滑油分隔开的。旋转格莱密封圈与密封套在相对运动中表层材料不断损伤产生磨损，这就要求密封套表面有较高的硬度及耐磨性。为了达到HRC58-62的硬度，以往密封套多采用GCr15表面淬火。由于密封套壁厚较薄，只能高频感应淬火以避免产生裂纹。因密封套结构所致，高频感应淬火后时有硬度不足、有软点或端部出现软带现象发生。掘进机工作一段时间后密封性能下降，易造成油水混合。采用激光熔覆的密封套，密封套熔覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，耐磨性强。激光束的功率、位置和形状等能够精确控制，所以无软带、软点现象，能极大的提高旋转格莱密封圈的密封能力，减少维修费用，延长整机使用寿命。因此，研制开发一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法一直是急待解决的新课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法，用于掘进机的水密封或者类似原理的其它设备的密封，该密封套可以极大地提高旋转格莱密封圈对水的密封性能，减少维修费用，延长整机使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法，密封套固定在数控二维五轴联动加工工作台上，送粉机构中的载流气体将设定好的Ni基自熔性合金粉末输送至材料为40Cr的密封套表面，同时利用CO2激光器产生的高能量密度激光束将Ni基自熔性合金快速熔化，直接堆积形成完全致密的熔覆层，该熔覆层与密封套基体呈现原子冶金结合，使密封套表面获得高的硬度及耐磨性；激光熔覆Ni基合金涂层能显著提高40Cr钢的表面硬度和耐磨性，激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化作用；熔覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小，具有较低稀释率，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，耐磨性强，表面涂有激光熔覆。
本发明的要点在于它的工艺方法。其工作原理是，具体为利用高能量密度激光束在密封套表面熔覆Ni基自熔性合金，由此产生的非常致密的熔覆层与密封套基体呈现原子冶金结合，使密封套表面获得极高的硬度及耐磨性，减少维修费用，从而延长整机使用寿命。
掘进机密封套的激光熔覆工艺方法与现有技术相比，具有激光熔覆的密封套熔覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小，具有较低稀释率，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，耐磨性强，从而提高了旋转格莱密封圈的密封性能，防止了油水混合的发生，减少了维修费用，延长了整机使用寿命等优点，将广泛的应用于掘进机技术领域中。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是密封套的激光熔覆系统图。
图2是图1中Ⅰ处视图的结构放大图。
图3是激光熔覆涂层的结构示意图。
参照附图，一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法，密封套固定在数控二维五轴联动加工工作台上，送粉机构中的载流气体将设定好的Ni基自熔性合金粉末输送至材料为40Cr的密封套表面，同时利用CO2激光器产生的高能量密度激光束将Ni基自熔性合金快速熔化，直接堆积形成完全致密的熔覆层，该熔覆层与密封套基体呈现原子冶金结合，使密封套表面获得高的硬度及耐磨性；激光熔覆Ni基合金涂层能显著提高40Cr钢的表面硬度和耐磨性，激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化作用；熔覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小，具有较低稀释率，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，耐磨性强，表面涂有激光熔覆。
下面结合实施例对本发明作进一步具体描述：
该密封套的激光熔覆所用设备由CO2激光器1、载流气2、送粉器3、密封套4、数控二维五轴联动加工工作台5、熔覆头6、保护气7、聚焦镜8、反射镜9组成，将已加工好的材料为40Cr的密封套4固定在数控二维五轴联动加工工作台5上，Ni基自熔性合金粉末放置在送粉器3里，送粉机构中的载流气体2将Ni基自熔性合金粉末输送至密封套4表面，同时利用CO2激光器1、聚焦镜8、反射镜9产生的高能量密度激光束经熔覆头6将Ni基自熔性合金快速熔化，直接堆积形成非常致密的熔覆层10，熔覆工艺参数为：激光功率p＝3000～4000W，扫描速度v＝7～12mm／s，光斑尺寸≈5mm，每道搭接量为激光光斑直径的35～50％，在数控回转工作台5上进行多道扫描，熔覆层10与密封套基体11呈现原子冶金结合，从而使密封套4表面获得高的硬度及耐磨性，Ni基自熔性合金粉末耐磨性、耐蚀性、抗滑动磨损性好，由于激光功率高，扫描作用时间短，熔覆层10和基体11表层加热后熔化速度快，急速冷却时过冷度大，一方面熔池中的合金元素能迅速形成多种化合物而增加非自发晶核的数量，使形核率大为提高，形成细小均匀的显微组织，而40Cr钢基材组织较粗大，从而产生细晶强化，组织细密可提高晶界结合力，增强材料强度和韧性，另一方面，熔覆层10内存在的Cr23C6、Ni3B、Ni3Si等硬质相使得熔覆层10硬度增加，颗粒相的弥散强化，随着密封套4表面的硬度的大幅提高，在磨损过程中原子不易发生转移，而硬度较低的心部为表层提供了相对较好的韧塑性，在表层受力时能够在一定范围内以弹性变形的方式减少表层破坏的几率，宏观上表现为耐磨性的提高，在激光熔覆后，Ni基自熔性合金粉末中存在的大量合金元素大量溶入枝晶产生固溶强化，形成大量共晶化合物产生第二相强化，使得耐磨性增强，激光熔覆层由熔覆区12、结合区13、基底热影响区14组成，激光熔覆后，熔覆层10与基体11间有元素的相互扩散，说明基体11与熔覆层10形成了良好的冶金结合。

Claims (1)

1.一种掘进机密封套的激光熔覆工艺方法，其特征在于：密封套固定在数控二维五轴联动加工工作台上，送粉机构中的载流气体将设定好的Ni基自熔性合金粉末输送至材料为40Cr的密封套表面，同时利用CO2激光器产生的高能量密度激光束将Ni基自熔性合金快速熔化，直接堆积形成完全致密的熔覆层，该熔覆层与密封套基体呈现原子冶金结合，使密封套表面获得高的硬度及耐磨性；激光熔覆Ni基合金涂层能显著提高40Cr钢的表面硬度和耐磨性，激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化作用；熔覆层组织细密、性能优异、热应力小、变形小，具有较低稀释率，与密封套基体呈现原子冶金结合，使得密封套表面硬度高，耐磨性强；表面涂有激光熔覆。
CN2012104680109A 2012-11-19 2012-11-19 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法 Pending CN102943265A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012104680109A CN102943265A (zh) 2012-11-19 2012-11-19 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012104680109A CN102943265A (zh) 2012-11-19 2012-11-19 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102943265A true CN102943265A (zh) 2013-02-27

Family

ID=47726247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012104680109A Pending CN102943265A (zh) 2012-11-19 2012-11-19 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102943265A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103305843A (zh) * 2013-07-09 2013-09-18 铜陵学院 一种减小熔覆层裂纹的凸字形激光光束实现方法及装置
CN106245042A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 安徽贝莱电子科技有限公司 一种雷达用薄壁零件的表面处理工艺
CN114763609A (zh) * 2021-01-15 2022-07-19 宝山钢铁股份有限公司 一种耐磨轴套涂层及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1517449A (zh) * 2003-01-16 2004-08-04 江 王 激光能量控制下的表面处理方法及用该方法处理的零件
CN101259767A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 株洲众欣团结激光工程有限公司 激光熔覆板及其生产方法及由其制成的抛砂机护板
EP2030718A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-04 General Electric Company Method of repairing nickel-based alloy articles
CN101570861A (zh) * 2009-06-02 2009-11-04 西安国源石油科技有限公司 抽油杆接箍的表面处理方法
WO2012130455A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Mahle International Gmbh Slide component and method for production of cladding on a substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1517449A (zh) * 2003-01-16 2004-08-04 江 王 激光能量控制下的表面处理方法及用该方法处理的零件
EP2030718A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-04 General Electric Company Method of repairing nickel-based alloy articles
CN101259767A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 株洲众欣团结激光工程有限公司 激光熔覆板及其生产方法及由其制成的抛砂机护板
CN101570861A (zh) * 2009-06-02 2009-11-04 西安国源石油科技有限公司 抽油杆接箍的表面处理方法
WO2012130455A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Mahle International Gmbh Slide component and method for production of cladding on a substrate

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国新技术新产品》 20121031 孙晓鸣，王文军 "掘进机密封套的激光熔覆" , 第20期 *
孙晓鸣，王文军: ""掘进机密封套的激光熔覆"", 《中国新技术新产品》, no. 20, 31 October 2012 (2012-10-31) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103305843A (zh) * 2013-07-09 2013-09-18 铜陵学院 一种减小熔覆层裂纹的凸字形激光光束实现方法及装置
CN103305843B (zh) * 2013-07-09 2016-04-13 铜陵学院 一种减小熔覆层裂纹的凸字形激光光束实现方法及装置
CN106245042A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 安徽贝莱电子科技有限公司 一种雷达用薄壁零件的表面处理工艺
CN114763609A (zh) * 2021-01-15 2022-07-19 宝山钢铁股份有限公司 一种耐磨轴套涂层及其制备方法
CN114763609B (zh) * 2021-01-15 2023-10-13 宝山钢铁股份有限公司 一种耐磨轴套涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Díaz et al. Comparative study of Co-based alloys in repairing low Cr-Mo steel components by laser cladding
Abioye et al. Effect of carbide dissolution on the corrosion performance of tungsten carbide reinforced Inconel 625 wire laser coating
CN102465294B (zh) 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法
CN101338428A (zh) 镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺
More et al. Resent research status on laser cladding as erosion resistance technique-an overview
CN102115882A (zh) 一种金属基体表面熔覆合金的方法
CN105420722A (zh) 钢结构防腐工艺
Dobrzański et al. Manufacturing technologies thick-layer coatings on various substrates and manufacturing gradient materials using powders of metals, their alloys and ceramics
CN104722893B (zh) 一种基于堆焊和氩弧熔覆制备耐磨涂层的方法
KR20220035407A (ko) 내마모성 및 내부식성을 위해 설계된 철 기반 합금
CN104831270A (zh) 一种铁基镍包碳化钨激光熔覆材料的制备方法
NL2017827B1 (en) Nickel-base alloy, coating of such an alloy, and method for manufacturing such a coating
CN104878382A (zh) 一种激光熔覆用合金粉末及激光熔覆该粉末的方法
Sawant et al. Characteristics of single-track and multi-track depositions of stellite by micro-plasma transferred arc powder deposition process
CN106180971A (zh) 碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法
Lv et al. Effects of WC addition on the erosion behavior of high-velocity oxygen fuel sprayed AlCoCrFeNi high-entropy alloy coatings
Sahu et al. On the constancy in wear characteristic of large area TiC–Ni coating developed by overlapping of TIG arc scanning
CN102453911B (zh) 一种挖掘机斗齿的表面强化方法
CN103290409A (zh) 一种混料机叶片的制造方法
CN102943265A (zh) 掘进机密封套的激光熔覆工艺方法
CN114411056A (zh) 一种铁基合金粉末、激光熔覆涂层及其制备方法
Nie et al. Direct energy deposition for fabricating the bionic sandwich heterogeneous alloy 316-Cu-NiTi: Microstructure and wear mechanism
CN105586562A (zh) 一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺
CN103305831A (zh) 专用于轴套表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末
CN105088220A (zh) 一种激光熔敷用复合碳化物碳氮化物合金

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130227