CN104250810A - 一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备wc硬质合涂层工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法，其特点是：球状铸造碳化钨重量百数为40-60%，镍基合金为粘接相重量百数为60-40%，进行配制混合；工作层机械加工及表面清理，油污等用溶剂或清洗剂清除，对锈层可用打磨或喷砂清除；激光熔覆加工，选用合适比例粘接相、球状铸造碳化钨粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率；对激光熔覆硬质合金涂层采用金刚石或立方氮化硼进行磨削加工处理至要尺寸。本发明在普通45#钢材质的棒材热轧裙板辊道上，采用激光熔覆在基体上形成抗热磨损的WC硬质合金涂层，提高棒材热轧裙板辊道的使用寿命，实现棒材热轧裙板辊道的激光制造。

Description

一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法

技术领域

本发明涉及一种采用激光熔覆技术修复冶金设备部件的方法,特别是涉及一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法，属于激光熔覆技术领域。

技术背景

在棒材轧制生产线上利用水平与倾斜两种布置方式和裙板相互配合使用，将最后一道机架轧制出的棒材直接输送到冷床上的辊道称为裙板辊道。红热的轧件通过后在将在辊道表面形成犁沟；同时氧化皮脱落对辊道产生磨料磨损，形成表面的微切削。因而在工作过程中辊道的抗高温磨损性能的不足导致表面出现深达6-8毫米磨损沟槽，特别更换轧材规格时，磨损沟槽将导致钢材表面出现严重的质量问题，而人工在线修磨辊道将带来质量管理困难。

传统的制造裙板辊的工艺方法有高合金整体铸造或锻造、表面电弧堆焊、喷涂、渗碳（氮）等工艺方法经在线生产使用难以满足裙板辊的使用质量要求。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述不足，提供一种在热轧棒线材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法。本发明特点是在用普通45#材质的棒材热轧裙板辊道上通过采用激光熔覆的工艺手段，在基体上形成1mm左右的抗热磨损的WC硬质合金涂层， 从而提高棒材热轧裙板辊道的使用寿命，实现棒材热轧裙板辊道的激光制造。本发明大幅延长棒材热轧裙板辊道的辊役，实现资源效益最大化。另外激光熔覆工艺对环境无污染、无辐射、低噪声，还具有生产率高、能耗低、成品率高以及综合成本低等特点。

本发明采用的技术方案是。

一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法，其特点是包括以下过程。

1、 WC硬质合金激光熔覆材料的配制。

A、镍基合金为粘接相的化学成分。

碳0.45% 硅3.9% 硼2.3% 铬8.9% 铁2.6% 其余为镍。

B、碳化钨特征。

球状铸造碳化钨，成分碳0.45%、余量为钨。

C、粉末比例。

球状铸造碳化钨重量百数为40-60%; 镍基合金为粘接相重量百数为60--40%。

按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。

2、工作层机械加工及表面清理。

机械加工的目的是为了预留激光熔覆所需的工作层厚度，表面清理是保证涂层与基体结合强度的重要工序，油污等用溶剂或清洗剂清除，对锈层可用打磨或喷砂清除。

3、激光熔覆加工。

1）合金粉末的选择和自动送粉装置的调整。

根据工况，选用合适比例粘接相、球状铸造碳化钨粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率。

2）激光熔覆工艺参数。

聚焦镜f = 3.5 mm *1 mm、10 mm *1 mm。

熔覆功率P=4000W。

熔覆扫描速度V=200--800mm/min。

熔覆厚度 1.2-1.5 mm。

搭接率40~60%。

4、机械加工。

对激光熔覆硬质合金涂层采用金刚石或立方氮化硼进行磨削加工处理至要尺寸。

本发明的原理：采用自行配制具有优异抗热耐磨性的WC硬质合金复合粉末，且与基体具有良好冶金与力学相容性，在高功率激光束辐照工件表面的同时，采用自动送粉装置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池内发生快速熔化和凝固，形成均匀致密的熔覆层，熔覆层与基体形成牢固的冶金结合，熔覆层厚度在1.2-1.5mm，厚度均匀，不产生剥落现象，提高裙板辊道使用寿命15倍以上。

本发明自行配制的合金粉末由于镍基合金为粘接相与球状铸造碳化钨具高的较高浸润性及材料热物性的差异协调性 ，因而有优艺的抗热磨损性。

与现有技术相比，本发明的技术优势是。

（1）为棒材裙板辊道提供了一种全新的制造与修复的工艺方法。

（2）该工艺采用具有抗热、耐磨性能优异的硬质合金复合粉末作为功能材料，应用用激光熔覆的工艺方法将具有良好抗热耐磨性能的合金粉末均匀地熔覆在辊的表面，形成高质量、与基体形成良好的冶金结合的WC硬面复合层。

具体实施方式

实施例1。

热轧棒线材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺，包括以下过程。

1.WC硬质合金激光熔覆材料的配制。

A、镍基合金为粘接相的化学成分。

碳0.45% 硅3.9% 硼2.3% 铬8.9% 铁2.6% 其余为镍。

B、碳化钨特征。

球状铸造碳化钨，成分碳4.5%、余量为钨。

C、粉末比例。

球状铸造碳化钨重量百数为50%; 镍基合金为粘接相重量百数为50%。

按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。

2、工作层机械加工及表面清理。

机械加工的目的是为了预留激光熔覆所需的工作层厚度，表面清理是保证涂层与基体结合强度的重要工序，油污等用溶剂或清洗剂清除，对锈层可用打磨或喷砂清除。

3、激光熔覆加工。

1）合金粉末的选择和自动送粉装置的调整。

选用上述比例粘接相、球状铸造碳化钨粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率。

2）激光熔覆工艺参数。

聚焦镜f = 3.5 mm *1 mm。

熔覆功率P=4000W。

熔覆扫描速度V=800mm/min。

熔覆厚度 1.2mm。

搭接率45%。

4、机械加工。

对激光熔覆硬质合金涂层采用金刚石或立方氮化硼进行磨削加工处理至要尺寸。

实施例2。

热轧棒线材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺，包括以下过程。

1.WC硬质合金激光熔覆材料的配制。

A、镍基合金为粘接相的化学成分。

碳0.45% 硅3.9% 硼2.3% 铬8.9% 铁2.6% 其余为镍。

B、碳化钨特征。

球状铸造碳化钨，成分碳4.5%、余量为钨。

C、粉末比例。

球状铸造碳化钨重量百数为60%; 镍基合金为粘接相重量百数为40%。

按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。

2、工作层机械加工及表面清理。

机械加工的目的是为了预留激光熔覆所需的工作层厚度，表面清理是保证涂层与基体结合强度的重要工序，油污等用溶剂或清洗剂清除，对锈层可用打磨或喷砂清除。

3、激光熔覆加工。

1）合金粉末的选择和自动送粉装置的调整。

选用上述比例粘接相、球状铸造碳化钨粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率。

 2）激光熔覆工艺参数。

聚焦镜f = 10 mm *1 mm。

熔覆功率P=4000W。

熔覆扫描速度V=250mm/min。

熔覆厚度 1.5 mm。

搭接率40%。

4、机械加工。

对激光熔覆硬质合金涂层采用金刚石或立方氮化硼进行磨削加工处理至要尺寸。

Claims (1)

1.一种热轧棒材裙板辊道激光熔覆制备WC硬质合涂层工艺方法，其特点是包括以下过程：

（1）WC硬质合金激光熔覆材料的配制

A、镍基合金为粘接相的化学成分

碳0.45% ﹑硅3.9% ﹑硼2.3% ﹑铬8.9% ﹑铁2.6% ﹑其余为镍；

B、碳化钨特征

   球状铸造碳化钨，成分碳0.45%、余量为钨；

C、粉末比例

   球状铸造碳化钨重量百数为40-60%; 镍基合金为粘接相重量百数为60--40%.；

按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上；

（2）工作层机械加工及表面清理

机械加工的目的是为了预留激光熔覆所需的工作层厚度，表面清理是保证涂层与基体结合强度的重要工序，油污等用溶剂或清洗剂清除，对锈层可用打磨或喷砂清除；

（3）激光熔覆加工

1）合金粉末的选择和自动送粉装置的调整

根据工况，选用合适比例粘接相、球状铸造碳化钨粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率；

2）激光熔覆工艺参数

聚焦镜f = 3.5 mm *1 mm、10 mm *1 mm，

熔覆功率P=4000W，

熔覆扫描速度V=200--800mm/min，

熔覆厚度 1.2-1.5 mm，

搭接率40~60% ；

（4）机械加工

对激光熔覆硬质合金涂层采用金刚石或立方氮化硼进行磨削加工处理至所要尺寸。