CN106350761A - 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法 - Google Patents

一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106350761A
CN106350761A CN201610892213.9A CN201610892213A CN106350761A CN 106350761 A CN106350761 A CN 106350761A CN 201610892213 A CN201610892213 A CN 201610892213A CN 106350761 A CN106350761 A CN 106350761A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cladding layer
laser cladding
synchronous
layer preparation
roller
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.)
Granted
Application number
CN201610892213.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106350761B (zh
Inventor
赵伟
查光成
孔凡新
冯鑫
颜浩
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.)
JINGJIANG JUSHUN PRECISION LIGHTI ALLOY MOLDING TECHNOLOGY CO.,LTD.
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
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 Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN201610892213.9A priority Critical patent/CN106350761B/zh
Publication of CN106350761A publication Critical patent/CN106350761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106350761B publication Critical patent/CN106350761B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于激光熔覆再制造领域，具体涉及一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，包括：熔覆层合金粉末依次经过等离子喷涂工序、激光重熔工序、同步碾压工序和热处理工序，其中，所述的同步碾压工序采用陶瓷滚子紧随熔池对刚凝固的合金层进行碾压处理。陶瓷滚子与氮气弹簧连接，由氮气弹簧提供稳定的正压力。滚子转轴材质为黄铜，并通有冷却水，可以有效防止陶瓷滚子由于温度过高而快速磨损。本发明制备的激光熔覆层，定向生长的柱状晶与树枝晶被破碎，形成细小等轴晶，组织结构均匀化，位错密度高，具有较高的强度与耐磨性。与传统方法制备的激光熔覆层相比，具有更为优异的力学性能与表面质量。

Description

一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法
技术领域
本发明属于激光熔覆再制造领域，具体涉及一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法。
背景技术
激光熔覆技术是以高能激光束为热源，将预置或同步供给在基材表面的具有优异耐磨、耐蚀及耐热等性能的涂层材料熔化，并与基体形成良好的冶金结合，从而获得特殊要求的表面改性技术。此技术具有稀释率低、热影响区小、熔覆件扭曲变形小、过程易于实现自动化等优点。在激光熔覆过程中，激光、粉末材料及基体间相互作用形成熔覆层是一个较复杂的熔化-凝固冶金过程，熔池的凝固在固液界面前沿存在柱状晶和等轴晶的相互竞争生长与转化，这便导致熔覆层组织结构的复杂性。不同激光工艺参数制备熔覆层的柱状晶含量高低与生长取向是不同的，这将会在熔覆层零部件服役过程中表现出迥异的力学性能。相同激光工艺参数制备的熔覆层，由于组织结构的不均匀，也会在服役过程中表现出性能的不稳定性。这便说明激光熔覆层的成形质量很难得到准确控制，提高熔覆层的成形质量一直是国内外关注的热点和追求的直接目标。
发明内容
为克服上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，以使制备的激光熔覆层具有更细小、更均匀的显微组织结构，因而具备更为优异的力学性能。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实施的：
一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，包括熔覆层合金粉末依次经过等离子喷涂工序、激光重熔工序、同步碾压工序和热处理工序，其中：所述的同步碾压工序采用陶瓷滚子紧随熔池对刚凝固的合金层进行碾压处理。
发明人研究发现，激光熔覆层的制备方法中，增加同步碾压工序，使熔覆层发生变形，可以破碎定向生长的柱状晶与树枝晶，使之转变成细小等轴晶，从而制备出的激光熔覆层具有更细小、更均匀的显微组织结构。与此同时，位错密度大幅度增加，起到了位错强化的作用。经过去应力退火，消除残余应力，仍保持较高的耐磨性与均匀性。与传统激光熔覆工艺制备的熔覆层相比，其平均显微硬度提高了15% 以上。
作为优选，所述的所有工序在真空或惰性气体保护条件下进行。本发明的术语“真空”是本领域的通用术语；惰性气体如选择氩气等，目的是防止氧化。
作为优选，所述的陶瓷滚子与氮气弹簧连接，由氮气弹簧提供正压力，可确保工作工程中熔覆层所受的压应力更为恒定，变形更为均匀，从而获得更为优质的激光熔覆层。与普通弹簧相比，无需进行较大的压缩变形，减小了陶瓷滚子起落时的行程，有利于提高生产效率。
作为优选，所述的同步碾压工序中：陶瓷滚子的厚度为熔池直径2倍以上，从而使激光熔覆层耐磨性显著提高与组织结构细化的同时，熔覆层表面平整度也得到优化。
作为优选，所述的陶瓷滚子转轴材质为黄铜，内部通有冷却水，可确保陶瓷滚子温度不至于过分升高而加速磨损。
作为优选，所述的热处理工艺为去应力退火，可确保消除内应力的同时，仍保留同步碾压的强化效果。
本发明有以下优点：本发明制备的激光熔覆层，定向生长的柱状晶与树枝晶被破碎，形成细小等轴晶，组织结构均匀化，位错密度高，具有较高的强度与耐磨性。与传统方法制备的激光熔覆层相比，具有更为优异的力学性能。与此同时，陶瓷滚子碾压变形可以改善熔覆层表面形貌，提高熔覆层表面平整度。
附图说明
图1为同步碾压的示意图；
图中附图标记的含义：1-熔覆层，2-基板，3-冷却水进水管，4-转轴支撑架，5-陶瓷滚子转轴，6-陶瓷滚子，7-激光束，8-激光头，9-冷却水出水管，10-压杆。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1 ：
一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，包括：
（1）在氩气保护下，使用等离子喷涂工艺将Ni60粉末均匀喷涂于低碳钢基板上，厚度约为1mm。
（2）在氩气保护下，对喷涂于基板上的Ni60合金进行激光重熔，激光功率3000W，光斑直径4mm，搭接率30%，扫描速度10mm/s，采用单向扫描。
（3）如图1所示，与激光扫描同步，一个直径为50mm，厚度为10mm的陶瓷滚子紧随熔池对刚凝固的合金层进行碾压处理，压力为5000N，陶瓷滚子作用位置距离熔池末端15mm。碾压过程中，陶瓷滚子边缘与正在扫描轨道的边缘重合，重心落在已经过碾压的轨道上。此操作目的在于确保未经重熔的Ni60合金不会被陶瓷滚子碾压，同时有利于改善熔覆层表面平整度。
（4）在氩气保护下，对重熔与同步碾压后的熔覆层进行去应力退火，退火时间为2h。
对本实施例得到的激光熔覆层进行检测，截面平均显微硬度达到603HV，与未经过同步碾压其余方法与参数相同条件下制备的熔覆层（518HV）相比，硬度提高了16.4%。
实施例2
本实施例其它操作同实施例1，不同之处在于：熔覆材料选用NiCrBSi 自熔性合金粉末，其化学成分为(wt%)：17.0Cr，3.5B，4.0Si，1.0C，<12Fe，余为Ni。
对本实施例得到的激光熔覆层进行检测，截面平均显微硬度达到950HV，与未经过同步碾压其余方法与参数相同条件下制备的熔覆层（787HV）相比，硬度提高了20.7%。
实施例3
本实施例其它操作同实施例1，不同之处在于：熔覆材料选用CoCrW钴基合金粉末，其化学成分为(wt%)：29.9Cr，4.5W， 0.99C，3.0 Ni，1.4Si，余为Co。
对本实施例得到的激光熔覆层进行检测，截面平均显微硬度达到1186HV，与未经过同步碾压其余方法与参数相同条件下制备的熔覆层（974HV）相比，硬度提高了21.8%。
实施例4
本实施例其它操作同实施例1，不同之处在于：熔覆材料选用Inconel718合金粉末。
对本实施例得到的激光熔覆层进行检测，截面平均显微硬度达到433HV，与未经过同步碾压其余方法与参数相同条件下制备的熔覆层（307HV）相比，硬度提高了41%。
上述优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制。尽管发明人已经对本发明做了较为详细地列举，但是，本领域的技术人员根据发明内容部分和实施例所揭示的内容，能对所描述的具体实施例做各种各样的修改或/ 和补充或采用类似的方式来替代是显然的，并能实现本发明的技术效果，因此，此处不再一一赘述。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，包括熔覆层合金粉末依次经过等离子喷涂工序、激光重熔工序、同步碾压工序和热处理工序，其特征在于：所述的同步碾压工序采用陶瓷滚子紧随熔池对刚凝固的合金层进行碾压处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，其特征在于，所述的所有工序在真空或惰性气体保护条件下进行。
3.根据权利要求1所述的一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，其特征在于，所述的陶瓷滚子上端连接氮气弹簧，由氮气弹簧提供稳定的正压力。
4.根据权利要求3所述的一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，其特征在于，所述的陶瓷滚子厚度大于熔池直径的2倍。
5.根据权利要求3所述的一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，其特征在于，所述的陶瓷滚子转轴材质为黄铜，内部通有冷却水。
6.根据权利要求1所述的一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法，其特征在于，所述的热处理工序为去应力退火。
CN201610892213.9A 2016-10-13 2016-10-13 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法 Active CN106350761B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610892213.9A CN106350761B (zh) 2016-10-13 2016-10-13 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610892213.9A CN106350761B (zh) 2016-10-13 2016-10-13 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106350761A true CN106350761A (zh) 2017-01-25
CN106350761B CN106350761B (zh) 2018-07-17

Family

ID=57867201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610892213.9A Active CN106350761B (zh) 2016-10-13 2016-10-13 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106350761B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108950541A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 南京工程学院 一种基于同步渐进剪切变形的激光熔覆耐磨板制备方法
CN112974071A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 山东大学 一种基于热喷涂工艺的涂层表面改性装置及工作方法
CN114012510A (zh) * 2021-11-23 2022-02-08 贵州电网有限责任公司 基于机器人及视觉识别的热喷铝防腐处理全自动生产线
WO2023092932A1 (zh) * 2021-11-23 2023-06-01 贵州电网有限责任公司 一种数字信息化的全自动热喷铝生产线

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1202534A (zh) * 1998-04-17 1998-12-23 清华大学 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法
JP2008138235A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Osg Corp 転造ダイスの改質方法および転造ダイス
CN201295754Y (zh) * 2008-03-31 2009-08-26 杨云峰 精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备
CN102107319A (zh) * 2009-12-23 2011-06-29 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种热碾压修复钛合金薄板熔焊焊缝气孔缺陷的方法
CN102277552A (zh) * 2010-06-09 2011-12-14 上海工程技术大学 采用电弧-等离子喷涂-激光重熔的金属表面处理方法
CN103266318A (zh) * 2013-06-17 2013-08-28 铜陵学院 一种基于熔点差异的激光熔覆多层涂层一步强化加工方法
CN104195494A (zh) * 2014-08-20 2014-12-10 常熟市星源金属涂层厂 一种金属陶瓷复合涂层的制备方法
CN104451673A (zh) * 2015-01-14 2015-03-25 中国石油大学(华东) 一种同步超声振动辅助激光技术制备超高硬度熔覆层方法
CN104962909A (zh) * 2015-08-01 2015-10-07 西北有色金属研究院 一种在金属基体表面制备减摩耐磨涂层的方法
CN105177567A (zh) * 2015-09-24 2015-12-23 安庆市灵宝机械有限责任公司 一种钢基表面耐磨涂层的制备方法
CN105439531A (zh) * 2015-11-17 2016-03-30 雷春生 一种激光熔覆耐高温抗氧化涂层的制备方法
CN105734556A (zh) * 2016-02-29 2016-07-06 扬州意得机械有限公司 粉末冶金件的表面致密化加工方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1202534A (zh) * 1998-04-17 1998-12-23 清华大学 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法
JP2008138235A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Osg Corp 転造ダイスの改質方法および転造ダイス
CN201295754Y (zh) * 2008-03-31 2009-08-26 杨云峰 精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备
CN102107319A (zh) * 2009-12-23 2011-06-29 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种热碾压修复钛合金薄板熔焊焊缝气孔缺陷的方法
CN102277552A (zh) * 2010-06-09 2011-12-14 上海工程技术大学 采用电弧-等离子喷涂-激光重熔的金属表面处理方法
CN103266318A (zh) * 2013-06-17 2013-08-28 铜陵学院 一种基于熔点差异的激光熔覆多层涂层一步强化加工方法
CN104195494A (zh) * 2014-08-20 2014-12-10 常熟市星源金属涂层厂 一种金属陶瓷复合涂层的制备方法
CN104451673A (zh) * 2015-01-14 2015-03-25 中国石油大学(华东) 一种同步超声振动辅助激光技术制备超高硬度熔覆层方法
CN104962909A (zh) * 2015-08-01 2015-10-07 西北有色金属研究院 一种在金属基体表面制备减摩耐磨涂层的方法
CN105177567A (zh) * 2015-09-24 2015-12-23 安庆市灵宝机械有限责任公司 一种钢基表面耐磨涂层的制备方法
CN105439531A (zh) * 2015-11-17 2016-03-30 雷春生 一种激光熔覆耐高温抗氧化涂层的制备方法
CN105734556A (zh) * 2016-02-29 2016-07-06 扬州意得机械有限公司 粉末冶金件的表面致密化加工方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIN-SHA XU等: "Rolling contact fatigue behavior of laser cladded WC/Ni composite coating", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 *
李养良等: "TC4合金表面WC-12Co激光熔覆层耐磨性研究", 《热加工工艺》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108950541A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 南京工程学院 一种基于同步渐进剪切变形的激光熔覆耐磨板制备方法
CN108950541B (zh) * 2018-07-27 2020-06-26 南京工程学院 一种基于同步渐进剪切变形的激光熔覆耐磨板制备方法
CN112974071A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 山东大学 一种基于热喷涂工艺的涂层表面改性装置及工作方法
CN112974071B (zh) * 2021-02-23 2022-07-15 山东大学 一种基于热喷涂工艺的涂层表面改性装置及工作方法
CN114012510A (zh) * 2021-11-23 2022-02-08 贵州电网有限责任公司 基于机器人及视觉识别的热喷铝防腐处理全自动生产线
WO2023092931A1 (zh) * 2021-11-23 2023-06-01 贵州电网有限责任公司 基于机器人及视觉识别的热喷铝防腐处理全自动生产线
WO2023092932A1 (zh) * 2021-11-23 2023-06-01 贵州电网有限责任公司 一种数字信息化的全自动热喷铝生产线
GB2618237A (en) * 2021-11-23 2023-11-01 Guizhou Power Grid Co Ltd Digitally informatized full-automatic thermal spray aluminum production line
GB2618697A (en) * 2021-11-23 2023-11-15 Guizhou Power Grid Co Ltd Robot-and-visual-identification-based fully-automatic production line for thermal aluminum spraying anti-corrosion treatment

Also Published As

Publication number Publication date
CN106350761B (zh) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102465294B (zh) 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法
CN106350761A (zh) 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法
CN101519778B (zh) 一种穿孔顶头表面强化的激光熔覆方法
CN103866319B (zh) 锆合金表面制备镍基耐热耐磨涂层的激光熔覆方法
PT2969298T (pt) Métodos para aprimorar trabalhabilidade a quente de ligas de metal
CN102307686B (zh) 用电子束熔化炉熔炼的热轧用钛板坯和其熔炼方法以及热轧用钛板坯的轧制方法
CN106435563A (zh) 一种轴瓦钢背喷涂巴氏合金涂层的方法
CN104923968A (zh) 一种Ti-6Al-4V ELI钛合金专用Ti-6Al-3V焊丝及其加工工艺
CN103194749A (zh) 一种制备输送辊道表面抗热耐磨合金涂层的方法
CN103540931A (zh) 一种机械振动辅助感应加热激光表面合金化复合加工方法及装置
CN107414049A (zh) 连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法
CN110586944A (zh) 金属3d打印零件的激光表面改性方法
CN108425034A (zh) 一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法
CN110565042A (zh) 一种应用激光熔覆技术制备镍基合金粉末涂层的方法
CN109536792A (zh) 一种手机卡槽及按键材料用高性能6061铝合金的生产工艺
CN109023346A (zh) 一种激光熔覆残余应力分段控制方法
CN105441844A (zh) 一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法
CN102453895A (zh) 热轧板材精轧输送辊表面抗热耐磨合金涂层的制备方法
CN106676518B (zh) 一种金属结构件激光再制造方法
CN110747465B (zh) 一种热轧退火炉炉底辊的激光制造方法
CN109530462B (zh) 针对模具钢的预处理装置及预处理方法
CN103805989A (zh) 一种铜合金结晶器表面激光熔覆梯度涂料的方法
CN101487104A (zh) 一种碳钢/不锈钢复合材料及制备方法
CN113275597B (zh) 一种金属增材融合制造构件细晶组织控制方法
CN108950541A (zh) 一种基于同步渐进剪切变形的激光熔覆耐磨板制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211229

Address after: 214500 No. 1, New Century Avenue, Jingjiang Economic Development Zone, Taizhou City, Jiangsu Province

Patentee after: JINGJIANG JUSHUN PRECISION LIGHTI ALLOY MOLDING TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 1 No. 211167 Jiangsu city of Nanjing province Jiangning Science Park Hongjing Road

Patentee before: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY