CN107385432A - 一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法 - Google Patents

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沈翔
张丽钧
陈正霞
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CHANGZHOU COATING TECHNOLOGY Co Ltd
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    • 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
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Abstract

本发明涉及一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，使用激光器作为能量源，照射油缸部件基材表面形成熔池，同时钴基合金材料粉末由送粉器通过送粉管路到达同轴或旁轴熔覆头进入熔融区域熔融沉积，在油缸部件基材表面形成熔覆层，本发明实现了油缸部件表面强化处理的柔性化制造，生产周期短，加工效率高，表面材料限制少，适用范围广，所获得的钴基合金表面熔覆层无氧化影响、无热应力变形，具有较高的综合机械性能，与基材结合强度好，抗磨抗腐蚀性能优异。

Description

一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法
技术领域
本发明涉及液压油缸技术领域，尤其是一种在油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法。
背景技术
液压启闭机及其成套设备是水利水电工程的关键设备之一，提供优质、耐用、适合我国国情的液压启闭机及其成套设备是水利水电工程长期以来需要解决的问题。液压油缸作为其中关键设备，决定了整个液压成套设备的寿命及水利水电工程的安全使用。液压启闭机长期工作在水利工程环境下，油缸部件极易锈蚀。目前，液压油缸部件的表面防锈蚀技术主要有：整体不锈钢、表面镀铬、表面喷涂陶瓷。整体不锈钢部件价格昂贵，表面机械性能差；传统的碳钢部件镀铬处理方法结合强度低，寿命短，锈蚀抵抗能力弱，难以满足水利工程的长期稳定运行要求，并且高能耗高污染的电镀方案对环境保护也相当不利。而表面陶瓷喷涂周期长，成本高，使用适应范围也比较窄。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种与基材结合强度好，具有优异抗磨抗腐蚀性能的油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，具有以下步骤：
a、选材：选择碳钢或高强度合金钢作为油缸部件的基材，选择粒度在5～200μm的钴基合金粉末；
b、备料：将基材加工至所需尺寸，然后进行喷砂处理并清洁基材表面；
c、熔覆：使用1000～10000W功率激光器照射基材表面，选用工业纯度氩气或氦气作为保护气体及送粉气体，向熔融区域喷入钴基合金粉末，熔覆头移动并基材转动，使熔覆头扫描过基材表面，生成的条形熔覆层相互叠加形成整体熔覆层；
d、检验：对基材表面熔覆层进行着色探伤和超声探伤；
e、后加工：对基材表面熔覆层车削至所需尺寸后磨削或抛光处理，或者直接磨削至所需尺寸。
最佳地，所述的熔覆层的厚度为0.2mm至2mm。
进一步地，在步骤c中，熔覆头的扫描速度为0.2～50mm/s，熔覆时保护气体流量为0.5～15L/min，送粉气体的流量为0.2～2.5L/min。
本发明的有益效果是：本发明实现了油缸部件表面强化处理的柔性化制造，生产周期短，加工效率高，表面材料限制少，适用范围广，所获得的钴基合金表面熔覆层无氧化影响、无热应力变形，具有较高的综合机械性能，与基材结合强度好，抗磨抗腐蚀性能优异。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的熔覆原理示意图。
图中：1.机座 2.导轨 3.熔覆头 4.激光器 5.基材 6.熔覆层
具体实施方式
一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，具有以下步骤：
a、选材：选择45#碳钢作为油缸部件的基材5，选择平均粒度为50μm的钴基合金粉末；
b、备料：将基材5加工至直径99mm，然后对基材5表面进行喷砂处理并清洁基材表面；
c、熔覆：使用1200W功率的激光器4照射基材5表面，选用工业纯度氩气作为保护气体及送粉气体，向熔融区域喷入钴基合金粉末，熔覆头3移动并基材5转动，使熔覆头3扫描过基材5表面，熔覆头3的扫描速度为2mm/s，保护气体流量为2L/min，送粉气体的流量为0.8L/min，最终在基材5表面形成0.8～0.9mm钴基合金的熔覆层6；
d、检验：对基材5表面的熔覆层6进行着色探伤和超声探伤；
e、后加工：将熔覆后的基材5车削至直径为100mm，然后表面抛光处理，即在基材5表面获得厚度为0.5mm的钴基合金涂覆层6。
图1为本发明的熔覆原理示意图，本发明所使用的设备包括机座1、机座两侧分别安装有导轨2，所述的导轨2上滑动设有由机器人控制移动的熔覆头3，机座1中心位置安装有激光器4，机座1下方设有回转机床，待熔覆的油缸部件的基材5置于回转机床上由回转机床带动而转动，内装有钴基合金粉末的送粉器设在机座1上并通过送粉管道连通熔覆头3。
本发明使用激光器4作为能量源，照射油缸部件的基材5表面形成熔池，同时钴基合金材料粉末由送粉器通过送粉管路到达同轴或旁轴熔覆头3进入熔融区域熔融沉积，在油缸部件的基材5表面形成熔覆层6，熔覆层6金属晶体细致纵向排列的非常致密，使熔覆层6坚硬、耐蚀、耐磨，并且可以达到低稀释率、低热影响的突出效果，熔覆层6与基材5呈冶金融合，强度非常高，实现了油缸部件表面强化处理的柔性化制造，生产周期短，加工效率高，表面材料限制少，适用范围广，所获得的钴基合金表面熔覆层6无氧化影响、无热应力变形，具有较高的综合机械性能，与基材5结合强度好，抗磨抗腐蚀性能优异。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征是：具有以下步骤：
a、选材：选择碳钢或高强度合金钢作为油缸部件的基材，选择粒度在5～200μm的钴基合金粉末；
b、备料：将基材加工至所需尺寸，然后进行喷砂处理并清洁基材表面；
c、熔覆：使用1000～10000W功率激光器照射基材表面，选用工业纯度氩气或氦气作为保护气体及送粉气体，向熔融区域喷入钴基合金粉末，熔覆头移动并基材转动，使熔覆头扫描过基材表面，生成的条形熔覆层相互叠加形成整体熔覆层；
d、检验：对基材表面熔覆层进行着色探伤和超声探伤；
e、后加工：对基材表面熔覆层车削至所需尺寸后磨削或抛光处理，或者直接磨削至所需尺寸。
2.如权利要求1所述的油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征是：所述的熔覆层的厚度为0.2mm至2mm。
3.如权利要求1所述的油缸部件表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征是：步骤c中，熔覆头的扫描速度为0.2～50mm/s，熔覆时保护气体流量为0.5～15L/min，送粉气体的流量为0.2～2.5L/min。
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