CN110373665A - 一种轴瓦的激光热喷涂再制造方法 - Google Patents

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邵小颖
赵文
邵绍锦
张伟
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Abstract

本发明为一种轴瓦的激光热喷涂再制造方法，涉及轴瓦再制造领域，公开一种在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法。本方法设计激光热喷涂装置，本装置可以实现送粉与激光加工同步进行，粉末利用率高，操作方便，安全环保。所得的涂层结构致密、有较好的抗摩擦磨损性能，涂层与基体呈现出良好的冶金结合。本发明有效地提高了轴瓦的强度、硬度和耐磨性，延长了轴瓦的使用寿命。

Description

一种轴瓦的激光热喷涂再制造方法
技术领域
本发明专利涉及一种在磨损后的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法，发明了一种激光热喷涂装置，所喷涂的高铝铜涂层与基体结合强度高，主要应用于轴瓦的修复，是一项先进的再制造技术。
背景技术
轴瓦的失效形式包括磨损、断裂和腐蚀，其中主要失效形式是由摩擦副间的摩擦所导致的磨损失效，主要发生在轴瓦表面，其中磨粒磨损的平均发生率高达60%。为了延长轴瓦的使用寿命，通常利用再制造的手段来达到这一目的。
高铝铜合金强度、硬度较高，具有较好的抗粘着能力，其耐磨和耐腐蚀性能较高。激光热喷涂是一项先进的绿色再制技术，在不影响轴瓦表面磨损性能的前提下，能实现轴瓦表面修复，达到其延寿的目的。激光热喷涂减少了高铝铜涂层孔隙率,提高了其与基体结合强度。与传统工艺相比，激光热喷涂具有加工时间短、操作灵活、精度高等特点.本发明的激光热喷涂装置所制备的高铝铜涂层为轴瓦再制造提供一种修复的方法。
发明内容
本发明利用图1中激光束将高铝铜粉末加热至熔融状态，然后由压缩气体加速喷射到轴瓦表面上形成高铝铜涂层。
本发明的特征：
（1）激光热喷涂装置主要由送粉器2、氩气罐1、激光系统4、激光器5、气体喷嘴11、可移动工作台13、冷却系统14等组成，如图1所示。
（2）气路系统由送粉器2、氩气罐1、气体喷嘴11组成。氩气开启，经由送粉器2，将氩气与高铝铜粉末送入气体喷嘴。其中氩气既是动力源，又可以作为保护气体。
（3）气体喷嘴通过导轨与激光器相连，同时工作台与激光系统可以同步移动，实现气体喷嘴和激光发射器同步运行，可保证涂层的表面质量。
（4）冷却系统由专用水冷机组及液氮深冷处理设备构成，对激光器及工作台起保护作用。
本发明实现了送粉与激光加工同步进行，粉末利用率高，操作方便，安全环保。在激光喷涂中，激光束与气体喷嘴的焦点相重合，所制得的涂层表面致密，孔隙率较低,与基体形成良好的冶金结合。
附图说明
图1 激光热喷涂装置
其中，1-氩气罐；2-送粉器；3-导轨；4-激光系统；5-激光器；6-激光头；7-激光束；8-氩气；9-涂层；10-铜管；11-气体喷嘴；12-工件；13-工作台；14-冷却系统
图2 高铝铜粉末形貌
图3 高铝铜涂层表面形貌
图4 高铝铜涂层断面形貌
图5 高铝铜涂层XRD物相
具体实施方式
（1）基体的预处理工艺。选用Q235钢作为基体，利用50#-1000#砂纸对工件表面进行打磨，用无水乙醇清洗，保证工件表面清洁无油污等杂质，然后将工件放置在工作台上，保持水平状。
（２）本发明所采用的高铝铜粉末质量分数（mass，%）为：Cu 90，Al 10。粉末颗粒为10-150μm，形貌如图2所示。
（３）激光热喷涂工艺。打开激光器，输入程序，将高铝铜粉末放入送粉器中，打开氩气同步送粉。氩气与粉末从气体喷嘴中喷到工件上，同时激光头射出激光束将粉末加热至熔融状态，使粉末与工件结合，形成约1mm的铜铝涂层。
（3）加工参数：功率：800 W，扫描速率为4 mm/s，送粉速率为6g/min，送气速度10L/min，搭接率 50%。
（4）涂层表面形貌如图3所示，涂层表面整体较为平整，孔隙率较低，无明显缺陷，为致密的结构。
（5）涂层断面形貌如图4所示，涂层整体厚度为120μm，涂层与基体间有明显的界面，呈现出良好的冶金结合。
（6）涂层XRD物相分析如图5所示，Cu-Al涂层中由强度高塑性好的Cu0.78Al0.22相和硬度较高的Cu9Al4相组成，具有较好的耐摩擦磨损性能。

Claims (8)

1.一种在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法，其特征在于包含如下步骤：
1）对基材进行表面清理、机械抛光和清洗；
2）在基材上制备高铝铜涂层。
2.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤1）中表面清理方式为使用50#-1000#砂纸对工件表面进行打磨。
3.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤1）中清洗为无水乙醇的清洗，清洗时间为10min。
4.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤2)中使用的高铝铜粉末作为喷涂材料，粉末的质量分数（mass，%）为：Cu90Al10。
5.粉末颗粒为10-150μm。
6.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤2)中制备方法为使用激光热喷涂装置在基材表面喷涂高铝铜粉末，激光功率为800w。
7.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤2)中基材表面形成一层厚度约为120μm的高铝铜涂层，涂层与基体间的元素相互扩散形成良好的冶金结合。
8.如权利要求1所述的在磨损的轴瓦表面激光热喷涂高铝铜涂层的方法, 其特征在于，所述步骤2)中使用纯度为99.9%的高纯氩气作为送粉源和保护气体，送粉速率为6g/min，送气速度10L/min。
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