CN104046982B - 一种镍基wc混合粉末激光熔覆方法 - Google Patents

一种镍基wc混合粉末激光熔覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于，所述方法为设置多功能梯度层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，第二层为镍基粉末占65%‑75%，碳化钨即WC占20%‑35%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为35%‑45%，碳化钨为55%‑65%%。相对于现有技术，本技术的优点如下：1)本发明采用多功能梯度熔覆层的方法进行激光熔覆，成型好的样件具有高硬度，高强度，提高零件的性能；2）本发明所述的方法可以大大降低裂纹产生的危险，能够满足实际应用需要。

Description

一种镍基WC混合粉末激光熔覆方法
技术领域
本发明涉及一种激光熔覆方法，特别涉及一种新型镍基WC混合粉末激光熔覆方法，属于激光技术领域。
背景技术
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
从当前激光熔覆的应用情况来看，其主要应用于两个方面：一，对材料的表面改性，如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等；二，对产品的表面修复，如转子，模具等。有关资料表明，修复后的部件强度可达到原强度的90%以上，其修复费用不到重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外，对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。
熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。其中，又以镍基材料应用最多，与钴基材料相比，其价格便宜。目前国内外用于激光熔覆的镍WC混合粉末，在进行激光熔覆时，会出现大量裂纹或龟裂等裂纹，即使镍包WC也会出现裂纹，大大影响工艺质量，这是镍基WC混合粉末在激光熔覆中应用的最大问题， WC百分比小裂纹可以避免，当WC比例大时，裂纹不可避免，这样影响了镍基WC混合粉末在激光熔覆领域的应用。所以必须开发出新的激光熔覆的方法，解决激光熔覆实际应用过程中产生的问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种新型镍基WC混合粉末激光熔覆方法，该方法解决激光熔覆实际应用过程中产生的硬度低和裂纹的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种新型镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于，所述方法为设置多功能梯度错位激光熔覆层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，起到过渡的作用，所述镍基粉末JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性等优点，用其打底起到过渡和稀释的作用。第二层为镍基粉末占65%-75%，碳化钨即WC占20%-35%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为35%-45%，碳化钨为55%-65%%。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。实验证明：裂纹很少，工艺成熟可以做到无裂纹。
作为本发明的一种改进,所述镍基粉末JN.Ni25的化学成分以及质量比如下，C≤0.1，
Si3.0～4.0，B 1.0～2.0 ，Cr5.0～10， Fe ≤4.0，Ni余量。
作为本发明的一种改进, 所述方法为设置多功能梯度层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，起到过渡的作用，所述镍基粉末JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性等优点，用其打底起到过渡和稀释的作用。第二层为镍基粉末占70%，碳化钨即WC占30%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为40%，碳化钨为60%。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。实验证明：裂纹很少，工艺成熟可以做到无裂纹。
作为本发明的一种改进, 所述第二层熔覆层在第一层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。这样可以降低裂纹倾斜性。
作为本发明的一种改进,所述第四层熔覆层在第三层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。因为，单道熔覆层表面WC含量较高，如果直接在单道熔覆层的表面进行熔覆会容易产生裂纹。而搭接的位置WC含量较少。裂纹很少，工艺成熟可以做到无裂纹。
相对于现有技术，本技术的优点如下：1) 本发明采用多功能梯度熔覆层的方法进行激光熔覆，成型好的样件具有高硬度，高强度，提高零件的性能；2）本发明所述的方法可以大大降低裂纹产生的危险，能够满足实际应用需要；3）本发明所述方法简单、成本较低、易于操作，便于大规模的推广使用。
附图说明
图1为本发明多功能梯度熔覆层结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
实施例1：参见图1，一种新型镍基WC混合粉末激光熔覆方法，所述方法为设置多功能梯度错位激光熔覆层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，起到过渡的作用，所述镍基粉末JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性等优点，用其打底起到过渡和稀释的作用。第二层为镍基粉末占65%-75%，碳化钨即WC占20%-35%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为35%-45%，碳化钨为55%-65%%。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。实验证明：裂纹很少；作为本发明的一种优选，所述第一层粉末为100%镍基粉末，第二层为镍基粉末占70%，碳化钨即WC占30%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为40%，碳化钨为60%。该方案为最优方案，这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生，实验证明，该方案几乎无裂纹产生。
作为本发明的一种改进,所述镍基粉末JN.Ni25的化学成分以及质量比如下，C≤0.1，
Si3.0～4.0，B 1.0～2.0 ，Cr5.0～10， Fe ≤4.0，Ni余量。
作为本发明的一种改进, 所述方法为设置多功能梯度层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，起到过渡的作用，所述镍基粉末JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性等优点，用其打底起到过渡和稀释的作用。第二层为镍基粉末占70%，碳化钨即WC占30%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为40%，碳化钨为60%。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。实验证明：裂纹很少，工艺成熟可以做到无裂纹。
作为本发明的一种改进, 所述第二层熔覆层在第一层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。这样可以降低裂纹倾斜性。
作为本发明的一种改进,所述第四层熔覆层在第三层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。这样既能保证强度，又能降低裂纹的产生。因为，单道熔覆层表面WC含量较高，如果直接在单道熔覆层的表面进行熔覆会容易产生裂纹。而搭接的位置WC含量较少。裂纹很少，工艺成熟可以做到无裂纹。
针对上述方案，本发明针对其不同的产品进行了激光熔覆试验，具体如下，
试验1：采用6000W光纤激光器，对630-1不锈钢样件激光熔覆，最后得到厚为4mm，长80mm，宽40mm的熔覆层。工艺参数为：功率2000W，速度为10mm/s,光斑直径为3mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度大约在55HRC-65HRC,强度在1500Mpa左右。
试验2：按照比例要求，采用6000W光纤激光器，对无磁不锈钢球样件进行激光熔覆，最后得到直径为85mm的钢球，熔覆层厚度为3mm。工艺参数为：功率2300W,线速度为10mm/s,光斑直径为3.4mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度在65-75HRC。
试验3：按照比例要求，采用6000W光纤激光器，对501刀具样件进行激光熔覆，最后得到长为100mm，宽为60mm的熔覆层，熔覆层厚度为3mm。工艺参数：功率2000W,线速度为10mm/s,光斑直径为3.4mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度在60-70HRC。
试验4：按照比例要求，采用6000W光纤激光器，对718钢进行激光熔覆，最后得到长为60mm，直径为124mm的熔覆层，熔覆层厚度为3.4mm。工艺参数：功率2200W,线速度为10mm/s,光斑直径为4.4mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度在60-68HRC。
通过上述试验可以看出，本发明所述方法解决了现有技术中激光熔覆时存在大量裂纹的技术难题，提高了产品的硬度和强度。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于，所述方法为设置多功能梯度错位激光熔覆层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，第二层为镍基粉末占65%-75%，碳化钨即WC占20%-35%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为35%-45%，碳化钨为55%-65%;所述镍基粉末JN.Ni25的化学成分以及质量比如下，C≤0.1，Si3.0～4.0，B 1.0～2.0 ，Cr5.0～10， Fe
≤4.0，Ni余量。
2.根据权利要求1所述的镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于, 所述方法为设置多功能梯度层，具体如下，设置四层粉末，按照质量百分比，其中第一层粉末为100%镍基粉末，第二层为镍基粉末占70%，碳化钨即WC占30%两者的混合粉末，第三层为100%镍基粉末，第四层镍基粉末为40%，碳化钨为60%。
3.根据权利要求1或2所述的镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于, 所述第二层熔覆层在第一层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。
4.根据权利要求1或2所述的镍基WC混合粉末激光熔覆方法，其特征在于, 所述第四层熔覆层在第三层熔覆层搭接位置进行激光熔覆。
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