CN206089808U - 一种带键槽的圆轴及其半导体激光熔覆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带键槽的圆轴及其半导体激光熔覆设备，可以修复失效的轴类零件，又能有效的保护键槽。包括铝键，与圆轴的键槽相匹配并可拆卸的设置在所述键槽内；能够对所述圆轴的待熔覆表面进行激光熔覆获得过度层的第一激光器；能够对所述过度层进行激光熔覆获得熔覆层的第二激光器。

Description

一种带键槽的圆轴及其半导体激光熔覆设备

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆设备领域，特别是涉及一种带键槽的圆轴及其半导体激光熔覆设备。

背景技术

键常用于轴与轴上传动件之间的可拆卸联结，用以传递转矩和运动。当配合件之间要求做轴向移动时，还可以起导向作用。轴的常用材质为各种钢材，随着轴类零件在工业领域中应用越来越广，使用越来越重要，由于轴类零件的失效造成的损失越来越大。在轴类零件的失效形式中，轴表面失效占据其中的大部分，尤其以带键的轴类零件表面失效形式最为普遍。

钢材具有良好的强度、刚度和耐疲劳性，性价比高，因此带键槽的轴类零件多采用钢材制造。但是由于轴类零件工作环境复杂多变，使得轴类零件报废率增多，尤其是轴类的表面失效，大大影响了轴类零件的使用寿命，在轴类零件不能满足使用要求时只能更换，或者采用电刷镀进行修复。但更换圆轴大大增加生产成本，而采用电刷镀进行修复又会产生结合强度不高，导致镀层脱落起皮的问题。

现有技术中公开了一种石墨保护键槽，使用与键槽相匹配的石墨塞放入键槽中，用石墨保护键槽。采用金属粉末喷焊后加工到图纸尺寸，加工后将石墨挖出。但是石墨材质较脆，经过金属粉末喷焊后容易断裂、破碎。

因此，找到一种可以修复失效的带键槽的轴类零件，又能有效的保护键槽的设备，是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种带键槽的圆轴及其半导体激光熔覆设备，半导体激光熔覆设备可以修复失效的带键槽的轴类零件，又能有效的保护键槽；带键槽的圆轴使用寿命更长。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种带键槽的圆轴的半导体激光熔覆设备，包括：铝键，与圆轴的键槽相匹配并可拆卸的设置在所述键槽内；

能够对所述圆轴的待熔覆表面进行激光熔覆获得过度层的第一激光器；

能够对所述过度层进行激光熔覆获得熔覆层的第二激光器。

优选的，所述第一激光器的激光头的激光波长为1.06μm，功率为2000-3200W，焦距为150mm。

优选的，所述第一激光器的激光束的光斑为矩形光斑。

优选的，所述矩形光斑尺寸为15×1mm-20×2mm。

优选的，所述矩形光斑尺寸为17×1.5mm。

优选地，一种由上述半导体激光熔覆装置加工的带键槽的圆轴，包括：

键槽，与所述铝键相匹配；

过渡层，位于所述圆轴的基体外层；

熔覆层，位于所述过渡层的外表面。

优选的，所述过渡层厚度为0.3-1.5mm。

本实用新型实施例具有以下技术效果：

采用本实用新型的半导体激光熔覆设备的第一激光器和第二激光器，使圆轴的表面形成相互融合的、组织致密的且和圆轴成分相近或完全不同的熔覆层，熔覆层与待熔覆表面为冶金结合，结合强度高，在原基材的90％以上，有良好的强度和较好的抗疲劳及断裂性能；熔覆过程中圆轴的轴心线温度不超过80℃，键槽处无热变形；激光熔覆技术可控性好，易于实现自动化控制；采用铝键，与熔覆用粉末结合力较低，在加工完成后可以将铝键较为轻易的取出；由于铝键是金属制造，避免了用石墨保护键槽由于石墨材料太脆而引起石墨保护键断裂破碎的问题。采用上述半导体激光熔覆设备的带键槽的圆轴，使用寿命更长。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型实施例的带键槽的圆轴剖面的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术方案，用以下实施例做详细说明。

一种带键槽的圆轴的半导体激光熔覆装置，包括：

铝键，与圆轴的键槽相匹配并可拆卸的设置在所述键槽内；

能够对所述圆轴的待熔覆表面进行激光熔覆获得过度层的第一激光器；

能够对所述过度层进行激光熔覆获得熔覆层的第二激光器。

其中，所述带键槽的圆轴的半导体激光熔覆装置，使熔覆层与圆轴的表面形成相互融合的、组织致密且和圆轴成分相近或完全不同的熔覆层，熔覆层与待熔覆表面为冶金结合，结合强度高，在原基材的90％以上，有良好的强度和较好的抗疲劳及断裂性能；本实用新型的半导体激光熔覆装置选用铝键，由于铝键与熔覆用粉末结合力较低，在半导体激光熔覆装置加工完成后可以将铝键较为轻易的取出，并且不易断裂、破碎；并且激光熔覆装置可控性好，易于实现自动化控制。

在一些说明性实施例中，所述第一激光器的激光头的激光波长为1.06μm，功率为2000-3200W，焦距为150mm。

其中，配合本实用新型的特定的半导体激光束的激光波长、功率以及焦距，所述圆轴的轴心线的温度不超过80℃，产生的应力小，使键槽处无热变形，且不产生裂纹，激光熔覆技术可控性好，易于实现自动化控制。

在一些说明性实施例中，所述第一激光器的激光束的光斑为矩形光斑。

其中，不同光斑会引起熔覆层表面能量分布变化，所获得的熔覆层形貌和组织性能有较大差别，本实用新型带键槽圆轴的半导体激光熔覆装置选用矩形光斑，熔覆层质量好，适用于实际生产与应用。

在一些说明性实施例中，所述矩形光斑尺寸为15×1mm-20×2mm。

在一些说明性实施例中，所述矩形光斑尺寸为17×1.5mm。

其中，所述矩形光斑的尺寸最优，不产生裂纹，熔覆层质量最佳。

图1是本实用新型实施例带键槽的圆轴剖面的结构示意图。

如图1所示，在一些说明性实施例中，由上述的半导体激光熔覆装置加工的带键槽的圆轴，包括：键槽1，与所述铝键相匹配；

过渡层2，位于所述圆轴的基体外层；

熔覆层3，位于所述过渡层的外表面。

在一些说明性实施例中，所述过渡层2厚度为0.3-1.5mm。

在一些说明性实施例中，所述半导体光束的光斑的控制扫描速度为3-10mm/s，扫描方式为搭接扫描，所述搭接扫描的搭接率为3％-50％。

在一些说明性实施例中，所述激光熔覆的送粉量为10-20g/min。

在一些说明性实施例中，组成所述过渡层的成分的重量百分比为：Cr为18-20份，Ni为10-13份，Mo为1-3份，其余为铁。

其中，优选值为：Cr 19、Ni 12、Mo 2.5，余量Fe。

实施例1Φ100×500的带键槽圆轴

所述带键槽圆轴材质为45#钢，熔覆部位为含键槽的Φ100×200处带键槽圆轴表面。

经机加工带键槽圆轴表面光滑，酒精清理带键槽圆轴表面及键槽后，用百分比质量分数为Cr19、Ni12、Mo2.5、余量Fe的合金粉进行激光熔覆修复，最终获得过渡层。激光熔覆的工艺参数为：激光功率2300W，光斑大小17mm×1.5mm矩形光斑，光斑移动速度为4.5mm/s。熔覆完成经机加表面和取出铝键，验收合格。

经过表面着色探伤发现，经铝键保护后熔覆的圆轴键槽边缘无裂纹，且硬度指标与新品硬度相当，其熔覆层与带键槽圆轴基材为冶金结合，结合强度在原基材的90％以上符合使用要求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种半导体激光熔覆设备，其特征在于，包括：

铝键，与圆轴的键槽相匹配并可拆卸的设置在所述键槽内；

能够对所述圆轴的待熔覆表面进行激光熔覆获得过度层的第一激光器；

能够对所述过度层进行激光熔覆获得熔覆层的第二激光器。

2.根据权利要求1所述的半导体激光熔覆设备，其特征在于，

所述第一激光器的激光头的激光波长为1.06μm，功率为2000-3200W，焦距为150mm。

3.根据权利要求2所述的半导体激光熔覆设备，其特征在于，所述第一激光器的激光束的光斑为矩形光斑。

4.根据权利要求3所述的半导体激光熔覆设备，其特征在于，所述矩形光斑尺寸为15×1mm-20×2mm。

5.根据权利要求4所述的半导体激光熔覆设备，其特征在于，所述矩形光斑尺寸为17×1.5mm。

6.一种由权利要求1所述的半导体激光熔覆设备加工的带键槽的圆轴，其特征在于，包括：

键槽，与所述铝键相匹配；

过渡层，位于所述圆轴的基体外层；

熔覆层，位于所述过渡层的外表面。

7.根据权利要求6所述的圆轴，其特征在于，所述过渡层厚度为0.3-1.5mm。