CN108359981B - 一种热处理辅助激光熔覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热处理辅助激光熔覆方法，包括如下步骤：步骤10、基体表面预处理后将预置层放置在基体上，将放有预置层的基体放置于热处理炉的工作台中；步骤20、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，热处理炉按每分钟至多上升10℃的速率对热处理炉的炉内温度进行升温，直至达到热处理炉的预设炉内温度；步骤30、打开热处理炉的盖子，用激光器对准基体上放置的预置层进行激光熔覆；步骤40、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温；步骤50、取出已激光熔覆完成的基体；本发明在于提供一种克服激光快速加热、快速冷却过程中裂纹敏感性大的缺点，提供一种高效、操作简便、环保的一种热处理辅助激光熔覆方法。

Description

一种热处理辅助激光熔覆方法
技术领域
本发明涉及激光熔覆领域，特别指一种热处理辅助激光熔覆方法。
背景技术
热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。常见的热处理包括：正火、退火、回火以及淬火，以退火为例。退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。准确的说，退火是一种对材料的热处理工艺。
激光熔覆技术是指以不同的添料方式在被涂敷基体表面上放置选择的涂层材料，经高能激光束使之和基体表面-薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化性等的工艺。
激光熔覆作为表面工程技术领域的一种新兴技术，因其具有界面为冶金结合、组织极细、预置层稀释率地，厚度可控、热畸变小等诸多独特的优点，已成为比较活跃的研究领域。但其缺点在于激光熔覆是一个复杂的物理、化学及冶金过程，基体与预置层在快速加热和快速冷却以及熔化凝固过程中极易产生拉应力，裂纹敏感性大大提高，使熔覆层(预置层与基体激光熔覆完成后，称为熔覆层)产生裂纹，而且生成气孔。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种克服激光快速加热、快速冷却过程中裂纹敏感性大的缺点，提供一种高效、操作简便、环保且不影响激光熔覆的一种热处理辅助激光熔覆方法。
本发明具体包括如下步骤：
一种热处理辅助激光熔覆方法，包括如下步骤：
步骤10、基体表面预处理后将预置层放置在基体上，将放有预置层的基体放置于热处理炉的工作台中；
步骤20、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，热处理炉按每分钟至多上升10℃的速率对热处理炉的炉内温度进行升温，直至达到热处理炉的预设炉内温度；
步骤30、打开热处理炉的盖子，用激光器对准基体表面以及基体上放置的预置层进行激光熔覆，激光熔覆完成后基体表面形成熔覆层；
步骤40、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温；
步骤50、取出已激光熔覆完成的基体。
优选地，还包括步骤21、达到热处理炉的预设炉内温度后，在此温度保持至少一小时。
优选地，还包括步骤41、完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温后再进行正火、退火、回火或淬火的热处理过程。
优选地，所述步骤40、完成激光熔覆的基体的熔覆层冷却温度控制在每分钟下降5℃-10℃范围内。
优选地，所述步骤20、热处理炉的预设炉内温度按照能够实现基体表面软化的温度进行设置。
优选地，所述步骤20、热处理炉按每分钟上升5℃-10℃的速率对热处理炉的炉内温度进行升温。
本发明具有如下优点：
1、本发明利用热处理炉在激光熔覆的前后进行控温处理，通过控制热处理炉的炉内温度的加热速率与冷却速率对基体与预置层的工作环境进行控制，从而对基体与预置层进行热处理；本发明降低熔覆层(预置层与基体激光熔覆完成后，称为熔覆层)硬度，改善切削加工性；延长晶粒生长时间，改善基体与预置层速冷速热导致熔覆层产生裂纹以及气孔的问题，有效缓解由于速冷速热效应所带来的残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化熔覆层晶粒，调整熔覆层组织，消除熔覆层组织缺陷，提高熔覆层的致密程度。
2、本发明设备简单，利于校准安装，耗能小，加工效率高，操作简便，对环境无污染，显著降低成本。
3、本发明对大多数预置层的粉末都能够适用。
4、本发明还适用于激光熔覆过程中粉末的同步送粉激光熔覆。
具体实施方式
一种热处理辅助激光熔覆方法，包括如下步骤：
步骤10、基体表面预处理干净后将预置层放置在基体上，将放有预置层的基体放置于热处理炉的工作台中；或者先把表面预处理干净的基体放置于热处理炉的工作台中，再放置预置层在基体上；
步骤20、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，热处理炉按每分钟上升5℃-10℃的速率对热处理炉的炉内温度进行升温，直至达到热处理炉的预设炉内温度；热处理炉的预设炉内温度按照能够实现基体表面软化的温度进行设置；
步骤21、达到热处理炉的预设炉内温度后，在此温度保持至少一小时；
步骤30、打开热处理炉的盖子，用激光器对准基体表明以及基体上放置的预置层进行激光熔覆，激光熔覆完成后基体表面形成熔覆层；激光熔覆过程中激光器设置参数：功率(W)800-3500，氩气流量(ml/min)1200-2400，扫描速度(mm/s)2-8，离焦量(mm)10-30。
步骤40、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温，基体的熔覆层冷却的温度控制在每分钟下降5℃-10℃范围内。
步骤41、完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温后再进行正火、退火、回火或淬火的热处理过程；多增加本步骤的热处理过程，进一步消除残余应力、稳定尺寸、减少变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷，再次提高熔覆层的致密程度。
步骤50、取出已激光熔覆完成的基体。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种热处理辅助激光熔覆方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤10、基体表面预处理后将预置层放置在基体上，将放有预置层的基体放置于热处理炉的工作台中；
步骤20、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，热处理炉按每分钟上升5℃-10℃的速率对热处理炉的炉内温度进行升温，直至达到热处理炉的预设炉内温度；热处理炉的预设炉内温度按照能够实现基体表面软化的温度进行设置；
步骤30、打开热处理炉的盖子，用激光器对准基体表面以及基体上放置的预置层进行激光熔覆，激光熔覆完成后基体表面形成熔覆层；
步骤40、关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温；完成激光熔覆的基体的熔覆层冷却温度控制在每分钟下降5℃-10℃范围内；
步骤50、取出已激光熔覆完成的基体。
2.根据权利要求1所述的一种热处理辅助激光熔覆方法，其特征在于：还包括步骤21、达到热处理炉的预设炉内温度后，在此温度保持至少一小时。
3.根据权利要求1所述的一种热处理辅助激光熔覆方法，其特征在于：还包括步骤41、完成激光熔覆的基体在热处理炉中冷却至室温后再进行正火、退火、回火或淬火的热处理过程。
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