CN112536447A - 一种基于轴瓦合金层的3d激光熔覆增材制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光熔覆技术领域，具体是一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，步骤1、3D激光熔覆参数调节；步骤2、基材熔覆表面预处理；步骤3、预置熔覆材料；步骤4、预热；步骤5、激光熔覆；步骤6、外表面切削；步骤7、后热处理；步骤8、外表面抛光。本发明一种轴瓦合金层激光熔覆增材制造工艺替代传统轴瓦合金浇铸生产工艺，轴瓦合金层直接采用激光熔覆，将锡基巴氏合金粉末层层熔覆至设计厚度，解决了传统轴瓦合金浇铸工艺工序复杂、产品质量不稳定、生产成本高、劳动强度大、工作环境差等问题，具有工序简化、产品质量好、产品质量稳定、生产成本省、自动化程度高、环保卫生等特点。
Description
技术领域
本发明涉及激光熔覆技术领域，具体是一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺。
背景技术
激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层，激光熔覆是指：通过同步或预置材料的方式，将外部材料添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固形成包覆层的工艺方法，激光熔覆特点：熔覆层稀释度低但结合力强，与基体呈冶金结合，可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时可节约大量的材料成本。
但是，传统轴瓦合金浇铸生产工艺轴瓦合金浇铸工艺工序复杂、产品质量不稳定、生产成本高、劳动强度大、工作环境差等问题，且传统工艺人工操作的步骤较多，操作员的风险较大，且浇铸生产工艺的轴瓦合金，浇铸层分布不均，物料浪费较大，制作成本高，浇筑工艺的轴瓦合金的柔软度的不到保证，导致轴瓦合金容易崩裂。因此，本领域技术人员提供了一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其制造工艺为以下步骤：
步骤1、3D激光熔覆参数调节：根据需要3D激光熔覆的轴瓦合金，参数调节；
步骤2、基材熔覆表面预处理：把基材的熔覆表面清洁处理，并保持基材的干燥，清洁金属屑，清洁使用传送带式的喷淋器械，并风淋烘干物料的外表面；
步骤3、预置熔覆材料：把表面洁净预处理后的物料固定到激光熔覆激光头的制作范围下，固定时保证基材的中心位于转动圆心，增加激光熔覆的光滑度和紧密度，固定采用点焊的方式把轴瓦合金物料固定到转杆上，四个焊点即可固定，焊点不宜过多，便于后续取出激光熔覆后的物料；
步骤4、预热：开启3D激光熔覆的机器进行机器预热，机器开启按照流程开启水冷器，激光器，激光熔覆机，把设置好的参数应用到控制程序内，控制激光头移动到轴瓦合金物料上；
步骤5、激光熔覆：预热后，激光器控制激光熔覆机运行，激光熔覆机通过激光头对物料进行激光熔覆处理，熔覆过程水冷器对熔覆后的物料冷却处理，喷水量根据激光覆增的厚度调节喷水量；
步骤6、外表面切削：把激光熔覆增后的物料，通过角磨机进行外表面切削，避免凸起的熔覆材料影响物料外表面的平整度；
步骤7、后热处理：把3D激光熔覆增后的物料敲下，进行热处理高温热处理是一种缓解激光熔覆涂层残余应力和检测涂层高温稳定性的有效手段，并使得覆增头尾圆滑，增加覆增成与物料的连接紧密度；
步骤8、外表面抛光：把冷却后的热处理物料固定，并对其进行抛光处理，保证物料的光滑度，抛光后进行包装上油处理，避免制作完成的物料外表面锈蚀。
作为本发明进一步的方案：参数包括：
a：激光功率：激光功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大，根据物料需要的紧密度，调节功率；
b：光斑直径：激光束一般为圆形，熔覆层宽度主要取决于激光束的光斑直径，光斑直径增加，熔覆层变宽，一般来说，在小尺寸光斑下，熔覆层质量较好，随着光斑尺寸增大，熔覆层质量下降，但光斑直径过小，不利于获得大面积的熔覆层，根据物料的宽度，和精度要求调节光斑直径；
c：熔覆速度：熔覆速度过高，合金粉末不能完全融化，未起到优质熔覆的效果，熔覆速度太低，熔池存在时间过长，粉末过烧，合金元素损失，同时基体的热输入量大，会增加变形量，在激光功率一定的条件下，熔覆层稀释率随光斑直径增大而减小，当熔覆速度和光斑直径一定时，熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大，随着熔覆速度的增加，基体的融化深度下降，基体材料对熔覆层的稀释率下降，根据光斑直径进行相对熔覆速度的调节。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤2中，基材熔覆表面预处理的步骤：
a：把不同表面不达标的基材分类，对外表面不平整的基材，记性磨平处理，并把基材的形状修复到所需形状；
b：把根据基材放置到喷淋器械的输入口，基材在器械内部传动，进行喷淋清洁，物料到达器械的风淋段时，进行风淋烘干，清洁后的物料外表面洁净；
c：处理后的物料传输到器械输出口，取出输出口内部的物料，放置到洁净干燥处收纳。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤3中，四个所述焊点分均匀的位于物料与转杆的上下前后接触位置，且所述转杆上每隔5cm固定一个物料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种轴瓦合金层激光熔覆增材制造工艺替代传统轴瓦合金浇铸生产工艺，轴瓦合金层直接采用激光熔覆，将锡基巴氏合金粉末层层熔覆至设计厚度，解决了传统轴瓦合金浇铸工艺工序复杂、产品质量不稳定、生产成本高、劳动强度大、工作环境差等问题，具有工序简化、产品质量好、产品质量稳定、生产成本省、自动化 程度高、环保卫生等特点。
附图说明
图1为一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其制造工艺以下步骤：
步骤1、3D激光熔覆参数调节：根据需要3D激光熔覆的轴瓦合金，参数调节；
其中，参数包括：
a：激光功率：激光功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大，根据物料需要的紧密度，调节功率；
b：光斑直径：激光束一般为圆形，熔覆层宽度主要取决于激光束的光斑直径，光斑直径增加，熔覆层变宽，一般来说，在小尺寸光斑下，熔覆层质量较好，随着光斑尺寸增大，熔覆层质量下降，但光斑直径过小，不利于获得大面积的熔覆层，根据物料的宽度，和精度要求调节光斑直径；
c：熔覆速度：熔覆速度过高，合金粉末不能完全融化，未起到优质熔覆的效果，熔覆速度太低，熔池存在时间过长，粉末过烧，合金元素损失，同时基体的热输入量大，会增加变形量，在激光功率一定的条件下，熔覆层稀释率随光斑直径增大而减小，当熔覆速度和光斑直径一定时，熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大，随着熔覆速度的增加，基体的融化深度下降，基体材料对熔覆层的稀释率下降，根据光斑直径进行相对熔覆速度的调节；
步骤2、基材熔覆表面预处理：把基材的熔覆表面清洁处理，并保持基材的干燥，清洁金属屑，清洁使用传送带式的喷淋器械，并风淋烘干物料的外表面；
其中，基材熔覆表面预处理的步骤：
a：把不同表面不达标的基材分类，对外表面不平整的基材，记性磨平处理，并把基材的形状修复到所需形状；
b：把根据基材放置到喷淋器械的输入口，基材在器械内部传动，进行喷淋清洁，物料到达器械的风淋段时，进行风淋烘干，清洁后的物料外表面洁净；
c：处理后的物料传输到器械输出口，取出输出口内部的物料，放置到洁净干燥处收纳；
步骤3、预置熔覆材料：把表面洁净预处理后的物料固定到激光熔覆激光头的制作范围下，固定时保证基材的中心位于转动圆心，增加激光熔覆的光滑度和紧密度，固定采用点焊的方式把轴瓦合金物料固定到转杆上，四个焊点即可固定，焊点不宜过多，便于后续取出激光熔覆后的物料；
其中，四个焊点分均匀的位于物料与转杆的上下前后接触位置，且转杆上每隔5cm固定一个物料；
步骤4、预热：开启3D激光熔覆的机器进行机器预热，机器开启按照流程开启水冷器，激光器，激光熔覆机，把设置好的参数应用到控制程序内，控制激光头移动到轴瓦合金物料上；
步骤5、激光熔覆：预热后，激光器控制激光熔覆机运行，激光熔覆机通过激光头对物料进行激光熔覆处理，熔覆过程水冷器对熔覆后的物料冷却处理，喷水量根据激光覆增的厚度调节喷水量；
步骤6、外表面切削：把激光熔覆增后的物料，通过角磨机进行外表面切削，避免凸起的熔覆材料影响物料外表面的平整度；
步骤7、后热处理：把3D激光熔覆增后的物料敲下，进行热处理高温热处理是一种缓解激光熔覆涂层残余应力和检测涂层高温稳定性的有效手段，并使得覆增头尾圆滑，增加覆增成与物料的连接紧密度；
步骤8、外表面抛光：把冷却后的热处理物料固定，并对其进行抛光处理，保证物料的光滑度，抛光后进行包装上油处理，避免制作完成的物料外表面锈蚀。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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 (4)
1.一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其特征在于，包括以下制造工艺步骤：
步骤1、3D激光熔覆参数调节：根据需要3D激光熔覆的轴瓦合金，参数调节；
步骤2、基材熔覆表面预处理：把基材的熔覆表面清洁处理，并保持基材的干燥，清洁金属屑，清洁使用传送带式的喷淋器械，并风淋烘干物料的外表面；
步骤3、预置熔覆材料：把表面洁净预处理后的物料固定到激光熔覆激光头的制作范围下，固定时保证基材的中心位于转动圆心，增加激光熔覆的光滑度和紧密度，固定采用点焊的方式把轴瓦合金物料固定到转杆上，四个焊点即可固定，焊点不宜过多，便于后续取出激光熔覆后的物料；
步骤4、预热：开启3D激光熔覆的机器进行机器预热，机器开启按照流程开启水冷器，激光器，激光熔覆机，把设置好的参数应用到控制程序内，控制激光头移动到轴瓦合金物料上；
步骤5、激光熔覆：预热后，激光器控制激光熔覆机运行，激光熔覆机通过激光头对物料进行激光熔覆处理，熔覆过程水冷器对熔覆后的物料冷却处理，喷水量根据激光覆增的厚度调节喷水量；
步骤6、外表面切削：把激光熔覆增后的物料，通过角磨机进行外表面切削，避免凸起的熔覆材料影响物料外表面的平整度；
步骤7、后热处理：把3D激光熔覆增后的物料敲下，进行热处理高温热处理是一种缓解激光熔覆涂层残余应力和检测涂层高温稳定性的有效手段，并使得覆增头尾圆滑，增加覆增成与物料的连接紧密度；
步骤8、外表面抛光：把冷却后的热处理物料固定，并对其进行抛光处理，保证物料的光滑度，抛光后进行包装上油处理，避免制作完成的物料外表面锈蚀。
2.根据权利要求1所述的一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其特征在于，所述步骤1中，参数包括：
a：激光功率：激光功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大，根据物料需要的紧密度，调节功率；
b：光斑直径：激光束一般为圆形，熔覆层宽度主要取决于激光束的光斑直径，光斑直径增加，熔覆层变宽，一般来说，在小尺寸光斑下，熔覆层质量较好，随着光斑尺寸增大，熔覆层质量下降，但光斑直径过小，不利于获得大面积的熔覆层，根据物料的宽度，和精度要求调节光斑直径；
c：熔覆速度：熔覆速度过高，合金粉末不能完全融化，未起到优质熔覆的效果，熔覆速度太低，熔池存在时间过长，粉末过烧，合金元素损失，同时基体的热输入量大，会增加变形量，在激光功率一定的条件下，熔覆层稀释率随光斑直径增大而减小，当熔覆速度和光斑直径一定时，熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大，随着熔覆速度的增加，基体的融化深度下降，基体材料对熔覆层的稀释率下降，根据光斑直径进行相对熔覆速度的调节。
3.根据权利要求1所述的一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其特征在于，所述步骤2中，基材熔覆表面预处理的步骤：
a：把不同表面不达标的基材分类，对外表面不平整的基材，记性磨平处理，并把基材的形状修复到所需形状；
b：把根据基材放置到喷淋器械的输入口，基材在器械内部传动，进行喷淋清洁，物料到达器械的风淋段时，进行风淋烘干，清洁后的物料外表面洁净；
c：处理后的物料传输到器械输出口，取出输出口内部的物料，放置到洁净干燥处收纳。
4.根据权利要求1所述的一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，其特征在于，所述步骤3中，四个所述焊点分均匀的位于物料与转杆的上下前后接触位置，且所述转杆上每隔5cm固定一个物料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210323 |