CN105112910A

CN105112910A - 一种激光熔覆方法

Info

Publication number: CN105112910A
Application number: CN201510633109.3A
Authority: CN
Inventors: 张碧蝉; 梁开东; 李云海; 盛波; 张严敬; 李昱; 吴欲璇; 赵雯; 郭艳丽; 陈琥; 常兴其; 王宇
Original assignee: Shandong Lunan Equipment Manufacturing Group Co Ltd
Current assignee: Shandong Lunan Equipment Manufacturing Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆方法，包括对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器的输出功率为2.5-3.0kW，扫描线速度为20-40mm/s，本发明使用的激光器输出功率高，扫描速度快，可以快速对立柱表面进行激光熔覆，形成的熔池区域小且浅，对基体的热影响区域小，产生的气孔或沟槽缺陷极少。

Description

一种激光熔覆方法

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体而言，涉及一种液压支架的旧的立柱的激光熔覆方法。

背景技术

立柱是液压支架的重要部件之一，在井下使用时，立柱承受的摩擦力和扭转力较大，并且井下潮湿，立柱表面也经常被腐蚀，尤其是立柱表面存在气泡或裂纹等缺陷时，立柱的腐蚀更为严重，现有技术通常是在新的立柱表面进行激光熔覆，以获得耐磨耐腐蚀的液压支架立柱，并且熔覆区域存在裂纹和气泡等缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光熔覆方法，本发明的熔覆方法得到晶粒细化的熔覆层，表面耐磨性能提高，裂纹和气泡等缺陷少。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光熔覆方法，对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器的输出功率为2.5-3.0kW，扫描线速度为20-40mm/s。

进一步，激光器的输出功率为2.9kW，扫描线速度为30mm/s。

进一步，送粉速度为15-35g/min。

进一步，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为400-410mm。

进一步，激光器的光斑为方形，边长为4.8-5.2mm。

进一步，激光熔覆之前，还包括对旧的立柱的表面进行一次车削或一次磨削，加工量≤1.0mm。

进一步，当加工量≤0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆一层激光熔覆层；当1.0mm≥加工量＞0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆两层激光熔覆层。

进一步，经过熔覆后的立柱表面高于新品表面0.5-0.8mm。

进一步，激光熔覆之后，还包括对立柱表面加工至新品的高度，所述加工为依次进行的二次车削和二次磨削。

进一步，二次磨削的磨削量为单边0.2mm。

本发明的有益效果如下：

1、本发明使用的激光器输出功率高，扫描速度快，可以快速对立柱表面进行激光熔覆，形成的熔池区域小且浅，对基体的热影响区域小，产生的气孔或沟槽缺陷极少；

2、本发明通过切削掉熔覆层表面的0.5-0.8mm的区域，获得硬度最高、耐腐蚀性最好的面作为立柱的表面，明显增加立柱的使用寿命；

3、本发明对高于新品平面的熔覆层先进行车削再进行磨削，车削车削能够快读去除多余的熔覆层，车削后剩余少量熔覆层进行磨削，得到符合光洁度要求的熔覆表面，明显提高了加工效率。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

一种激光熔覆方法，包括以下步骤：

(1)先对旧的立柱表面进行清理，清理使用的是酒精或者其他清洗剂，清除立柱表面的油渍和粉尘；

(2)根据立柱表面的破损情况，采取一次切削或一次磨削，去除立柱表面破损层或立柱原电镀层，加工量控制在≤1.0mm。若加工量过大，需要激光熔覆的熔覆层非常厚，大大增加了立柱的修复成本，相对于熔覆进行修复，更换新件成本更低；当加工量≤0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆一层激光熔覆层；当1.0mm≥加工量＞0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆两层激光熔覆层，采用2层熔覆层时，上层熔覆层合金粉末的成分在熔覆过程中几乎没有变化，可获得硬度接近理论值的熔覆层；

(3)对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器为半导体激光器，激光器的输出功率为2.5-3.0kW，扫描线速度为20-40mm/s，送粉速度为15-35g/min，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为400-410mm，激光器的光斑为方形，边长为4.8-5.2mm，搭接率为50％。本发明的激光熔覆工艺采用高的激光功率、快的扫描线速度，对需要熔覆的区域进行快速熔覆，在立柱表面形成的熔池小且浅，熔覆用的合金粉末成分变化小，由于对旧的立柱进行激光熔覆，就是对立柱的易磨损和腐蚀部分进行重点加强，因此希望熔覆区域的耐磨性和耐腐蚀性要优于基体，合金粉末在熔覆过程中会发生成分的变化，熔融态时间越长，熔池越深，成分变化越大，因此本发明对立柱表面采用快速熔覆，以得到耐磨性好的熔覆层。此外，快速的激光熔覆对基体的热辐射少，热辐射可能导致基体产生再热裂纹或气泡，这些缺陷将大大降低立柱的使用寿命；

(4)经过熔覆后的表面高于原表面0.5-0.8mm，对熔覆后的立柱表面先进行二次车削，二次车削后，立柱单边还剩余0.2mm的加工量，再进行二次磨削，得到与新品立柱表面高度一致的熔覆层。本发明的发明人偶然发现，在距离熔覆层表面0.5-0.8mm处，熔覆层的硬度和耐磨性明显高于其他区域，因此使熔覆层高于原基体表面0.5-0.8mm，经过机加工后，恰好将硬度和耐磨性最好的区域作为表面，明显增加了立柱的耐磨性和使用寿命。二次车削使用的刀头是YBC315，加工角度为90°，使用该种刀头能够快速有效的完成对熔覆层的车削，并且不容易崩刀。二次磨削使用的是100目的白刚玉砂轮，若使用更大目数的砂轮，磨削的效率很低，若使用更小目数的砂轮，磨削后表面光洁度较差，达不到要求。现有技术对熔覆之后的工件表面通常是只采用磨削加工，但是由于熔覆表面高于原表面较多，只采用磨削加工效率低下，本发明先将大部分多余的熔覆层进行车削加工，最后0.2mm的熔覆层采用磨削加工，大大提高了加工的效率，同时也能达到熔覆表面的光洁度要求。

此外，使用大功率激光器和高的扫描线速度，在立柱表面形成熔池后，激光快速远离熔池，熔融的金属液快速降温，形成的晶粒细小，提高了熔覆层的硬度和耐磨性。并且，本发明的激光熔覆方法得到的熔覆层薄，一层熔覆层的厚度通常是在0.5-1.0mm之间，现有技术普遍为了节省能源和原料，争取一次熔覆完成，例如对于加工量＞0.5的情况，根据现有技术的指导，技术人员普遍采取的都是熔覆一层，在熔覆的过程中，为了得到厚的熔覆层，或者提高激光器的输出功率，或者降低激光的扫描线速度，这都将增加熔覆的成本，降低熔覆的效率，而本发明的技术人员发现，得到两层薄的熔覆层比得到一层厚的熔覆层所用的时间和能源成本都要低，因此本发明将熔覆效率提高50％，降低了液压支架修复的成本。

实施例二：

与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

激光器的输出功率为2.5kW，扫描线速度为40mm/s，送粉速度为15g/min，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为400mm，激光器的光斑为方形，边长为4.8mm，搭接率为50％。

实施例三：

与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

激光器的输出功率为2.9kW，扫描线速度为30mm/s，送粉速度为25g/min，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为403mm，激光器的光斑为方形，边长为5.0mm，搭接率为50％。

实施例四：

与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

激光器的输出功率为3.0kW，扫描线速度为20mm/s，送粉速度为35g/min，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为410mm，激光器的光斑为方形，边长为5.2mm，搭接率为50％。

对比实验一：

选取液压支架的旧立柱9根，随机平均分为三组，第一组为对照组，第二组和第三组为试验组，第一组采用的激光器输出功率为2.0kW，扫描线速度为40mm/s，第二组采用的激光器输出功率为3.0kW，扫描线速度为15mm/s，三组采用相同的合金粉末进行熔覆，其余参数与第三组相同，第三组采用与实施例三相同的工艺参数。对熔覆后的立柱统计表面的气泡和裂纹，并且对硬度进行测试，取平均值，结果如下表1：

表1

	第一组	第二组	第三组
				气泡/个	4	5	0
裂纹/个	3	2	0
				硬度/HRC	45	46	50

本试验数据由山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司实验室提供

由表1可以看出，本发明的激光熔覆方法得到的熔覆层没有气泡和裂纹缺陷，硬度高，说明耐磨性能好；在实际使用中，本发明的熔覆的立柱可以在井下连续使用5年以上，说明本发明熔覆的立柱耐腐蚀性能好，耐盐雾时间长。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种激光熔覆方法，其特征在于，对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器的输出功率为2.5-3.0kW，扫描线速度为20-40mm/s。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的输出功率为2.9kW，扫描线速度为30mm/s。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，送粉速度为15-35g/min。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为400-410mm。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的光斑为方形，边长为4.8-5.2mm。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之前，还包括对旧的立柱的表面进行一次车削或一次磨削，加工量≤1.0mm。

7.根据权利要求6所述的激光熔覆方法，其特征在于，当加工量≤0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆一层激光熔覆层；当1.0mm≥加工量＞0.5mm时，在旧的立柱表面熔覆两层激光熔覆层。

8.根据权利要求7所述的激光熔覆方法，其特征在于，经过熔覆后的立柱表面高于新品表面0.5-0.8mm。

9.根据权利要求1-8任一所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之后，还包括对立柱表面加工至新品的高度，所述加工为依次进行的二次车削和二次磨削。

10.根据权利要求9所述的激光熔覆方法，其特征在于，二次磨削的磨削量为单边0.2mm。