CN104789960A - 一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法 - Google Patents

一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法 Download PDF

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王宏奭
张奇志
刘月红
于斌
杨泽华
郭元
万飞
王亚贤
梁琦
黄珂
周旋
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Abstract

本发明涉及穿孔针及制备方法，特别是涉及一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法。本发明通过降低激光功率、提高扫描速度方式，在氩气的保护下，采用高能量的激光束将基体金属表面熔化并形成熔池，同时自动送粉系统将钴基高铬高钨合金粉末送入熔池中，在高能量激光束的作用下，合金粉末和基体金属表面共同熔化并凝固在一起，形成冶金结合的熔覆层。激光熔覆后穿孔针在常温状态下表面硬度达到HRC≥50，正常使用寿命达到47次以上，且提高了整机生产效率、降低了生产成本，为工厂创造了大量的经济效益。

Description

一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法
技术领域  
本发明涉及穿孔针及制备方法，特别是涉及一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法。
背景技术
穿孔针通常是在1250℃～1300℃高温条件下工作，需承受高温摩擦、挤压等应力作用，工作环境极其恶劣，使用寿命短，通常最多使用四次便会报废，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在高温条件下，具有耐磨性、红硬性及强韧性，激光熔覆后穿孔针在常温状态下表面硬度达到HRC≥50，正常使用寿命至少达到47次以上的一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针及制备方法。
技术解决方案
一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针，穿孔针表面采用降低激光功率、提高扫描速度方式，熔覆钴基高铬高钨合金粉。
所述钴基高铬高钨合金粉包括下列化学成份的重量百分比：Co 45﹪～50﹪、Cr 28﹪～32﹪ 、W 9﹪～12﹪、Ni 2﹪～3﹪、其余Fe。
所述穿孔针工作面进行表面激光熔覆时，控制激光熔覆参数范围：
激光功率范围：1500 W～4000W；
扫描速度范围：100 mm/min～600mm/min；
光斑尺寸范围：3 mm～8mm；
钴基高铬高钨合金粉送粉率范围：0.5 g/min～12g/min；
保护气流量范围：5 L/min ～25L/min。
所述穿孔针适合于360MN垂直挤压机生产线。
一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针的制备方法，方法步骤如下：
1）熔覆第一层：激光功率为3000 W ～3500W，激光扫描速度为250mm/min～300mm/min，光斑尺寸为3 mm ～6mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为0.5 g/min ～12g/min，保护气流量为5 L/min ～25L/min，将钴基高铬高钨合金粉与基体金属熔池顺利互熔，熔覆层与基体互相扩散，形成冶金结合，并且避免了金属熔池的汽化，熔覆层无气孔、裂纹缺陷；
2）熔覆第二层及后续熔覆层：以第一熔覆层为基础，钴基高铬高钨合金粉与金属熔池成分一致，将激光功率为2500 W ～3000W，配合300mm/min～350mm/min的激光扫描速度，光斑尺寸为3 mm ～6mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为0.5 g/min ～12g/min，保护气流量为5 L/min ～25L/min；熔覆层表面光滑平整，穿孔针表面强化。
本发明用于360MN挤压机用穿孔针的表面强化及增寿，通过降低激光功率、提高扫描速度的方式，在氩气的保护下，采用高能量的激光束将基体金属表面熔化并形成熔池，同时自动送粉系统将钴基高铬高钨合金粉末送入熔池中，在高能量激光束的作用下，钴基高铬高钨合金粉末和基体金属表面共同熔化并凝固在一起，形成冶金结合的熔覆层。激光熔覆后穿孔针在常温状态下表面硬度达到HRC≥50，正常使用寿命达到47次以上，且提高了整机生产效率、降低了生产成本，为工厂创造了大量的经济效益。
具体实施方式
本发明穿孔针适合于360MN垂直挤压机生产线，设计要求穿孔针必须具有较高的耐磨性、红硬性及强韧性。为达到穿孔针的上述特殊性能要求，选取穿孔针采用降低激光功率、提高扫描速度的方式，表面熔覆钴基高铬高钨合金粉。
所述钴基高铬高钨合金粉包括下列化学成份的重量百分比：Co 45﹪～50﹪、Cr 28﹪～32﹪ 、W 9﹪～12﹪、Ni 2﹪～3﹪、其余Fe。
制备方法如下：
1）熔覆第一层：激光功率为3000 W ，激光扫描速度为300mm/min，光斑尺寸为4mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为8 g/min，氩气流量为15 L/min ，将钴基高铬高钨合金粉与基体金属熔池顺利互熔，熔覆层与基体互相扩散，形成冶金结合，并且避免了金属熔池的汽化，熔覆层无气孔、裂纹缺陷；
2）熔覆第二层：以第一熔覆层为基础，钴基高铬高钨合金粉与金属熔池成分一致，激光功率为2500 W，激光扫描速度为350mm/min，光斑尺寸为4mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为10g/min，氩气流量为15 L/min，熔覆层表面光滑平整，穿孔针表面强化。
3）后续熔覆层：均以前一熔覆层为基础，钴基高铬高钨合金粉与金属熔池成分一致，激光熔覆参数均与熔覆第二层时一致。

Claims (5)

1.一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针，其特征在于，穿孔针表面采用降低激光功率、提高扫描速度方式，熔覆钴基高铬高钨合金粉。
2.根据权利要求1所述的一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针，其特征在于，钴基高铬高钨合金粉包括下列化学成份的重量百分比：Co 45﹪～50﹪、Cr 28﹪～32﹪ 、W 9﹪～12﹪、Ni 2﹪～3﹪、其余Fe。
3.根据权利要求1或2所述的一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针，其特征在于，对穿孔针工作面进行表面激光熔覆，控制激光熔覆参数范围：
激光功率范围：1500 W～4000W；
扫描速度范围：100 mm/min～600mm/min；
光斑尺寸范围：3 mm～8mm；
钴基高铬高钨合金粉送粉率范围：0.5 g/min～12g/min；
保护气流量范围：5 L/min～25L/min。
4.根据权利要求3所述的一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针，其特征在于，所述穿孔针适合于360MN垂直挤压机生产线。
5.一种表面激光熔覆钴基高铬高钨合金粉的穿孔针的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：1）熔覆第一层：激光功率为3000 W～3500W，激光扫描速度为250mm/min～300mm/min，光斑尺寸为3 mm～6mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为0.5 g/min～12g/min，保护气流量为5 L/min ～25L/min，将钴基高铬高钨合金粉与基体金属熔池顺利互熔，熔覆层与基体互相扩散，形成冶金结合，并且避免了金属熔池的汽化，熔覆层无气孔、裂纹缺陷；
2）熔覆第二层及后续熔覆层：以第一熔覆层为基础，钴基高铬高钨合金粉与金属熔池成分一致，激光功率为2500 W～3000W，激光扫描速度为300mm/min～350mm/min，光斑尺寸为3 mm～6mm，钴基高铬高钨合金粉送粉率为0.5 g/min～12g/min，保护气流量为5 L/min ～25L/min，熔覆层表面光滑平整，穿孔针表面强化。
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