PL227405B1 - Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy - Google Patents

Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy

Info

Publication number
PL227405B1
PL227405B1 PL402131A PL40213112A PL227405B1 PL 227405 B1 PL227405 B1 PL 227405B1 PL 402131 A PL402131 A PL 402131A PL 40213112 A PL40213112 A PL 40213112A PL 227405 B1 PL227405 B1 PL 227405B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
amount
laser
zone
layer
metal element
Prior art date
Application number
PL402131A
Other languages
English (en)
Other versions
PL402131A1 (pl
Inventor
Aleksander Borek
Original Assignee
SYSTEM Spółka Akcyjna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SYSTEM Spółka Akcyjna filed Critical SYSTEM Spółka Akcyjna
Priority to PL402131A priority Critical patent/PL227405B1/pl
Priority to CA2893921A priority patent/CA2893921A1/en
Priority to US14/652,598 priority patent/US20150321288A1/en
Priority to PCT/PL2013/000169 priority patent/WO2014098634A1/en
Priority to EP13822006.6A priority patent/EP2934813A1/en
Publication of PL402131A1 publication Critical patent/PL402131A1/pl
Publication of PL227405B1 publication Critical patent/PL227405B1/pl

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • B32B15/015—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium the said other metal being copper or nickel or an alloy thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/38—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/057—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/56—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.7% by weight of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2251/00—Treating composite or clad material
    • C21D2251/04—Welded or brazed overlays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy w celu uzyskania optymalnych parametrów podłoża.
Znany jest z opisu patentowego nr PL 207 497 sposób napawania laserowego z regulacją składu chemicznego napoiny, który polega na tym, że do jeziorka napoiny podaje się jednocześnie materiał dodatkowy w postaci proszku metalicznego lub ceramicznego, czy cermetalowego, natomiast skład chemiczny napoiny, a tym samym właściwości napoiny reguluje się poprzez odpowiednią regulację energii liniowej wiązki lasera o mocy 0,8-2,2 kW, prędkości podawania drutu 0,2-1,2 m/min oraz natężenia podawania proszku 1,0-15,0 g/min. Znane w technice sposoby laserowego napawania warstwy metalicznej na elementy metalowe powodują niekorzystne zahartowanie metalu podłoża w obszarze laserowego nałożenia warstwy metalicznej, a grubość warstwy niekorzystnie zahartowanego metalu podłoża może sięgać do 3,0 mm. Znaczne podniesienie twardości oraz innych parametrów mechanicznych może spowodować łuszczenie się materiału podłoża w miejscu nałożenia warstwy metalicznej, gdy element zostanie poddany dynamicznym obciążeniom mechanicznym.
Z japońskiego zgłoszenia patentowego nr JP 563 224 890 (A) znany jest sposób napawania laserowego, w którym powierzchniowa warstwa wzdłużna obu krawędzi podłużnego łódkowatego wyżłobienia utworzonego w elemencie stanowiącym odlew żelazny, który poddawany jest napawaniu, jest hartowana poprzez miejscowe poddanie działaniu promienia laserowego. W łódkowatym wyżłobieniu umieszcza się proszek metaliczny o odmiennym od podłoża składzie, a następnie poddaje się wzdłuż całej szerokości działaniu oscylującego promienia laserowego kierowanego przez oscylujące zwierciadło, podczas gdy element jest przesuwany w sposób ciągły wzdłużnie w celu uzyskania stopowanej napoiny. Naprężenia rozciągające powstałe podczas ochłodzenia stopowanej napoiny są kompensowane przez naprężenie ściskające przestrzeni zahartowanej, Istotą tego wynalazku jest więc sposób kompensacji naprężeń wynikających ze skurczu stopowanej napoiny wykonywanej w wyżłobieniu pomiędzy jego krawędziami, powodowanych zmianami temperatury w trakcie procesu stygnięcia stopowana napoiny, przy czym, aby tą redukcję uzyskać konieczne jest w tym sposobie uprzednie zahartowanie bocznych krawędzi wyżłobienia, w którym jest wykonywana stopowana napoina. Zamierzonym efektem zastosowania tego sposobu jest wyeliminowanie pęknięć na szerokości stopowanej napoiny pomiędzy krawędziami wyżłobienia, przy czym w rozwiązaniu tym skoncentrowano się na wyeliminowaniu pęknięć na szerokości stopowanej napoiny pomiędzy zahartowanymi brzegami wyżłobienia, a uzyskany po procesie stopowania stan podłoża pod napoiną nie ma wpływu na użyteczność rozwiązania i nie jest przez twórców w sposób celowy kształtowany/modyfikowany, natomiast uprzednie hartowanie jedynie krawędzi bocznych wyżłobienia, a nie jego dna, stanowiącego podłoże wykonywanej kolejnej warstwy ma na celu zapobiegnięcie pęknięciom na szerokości warstwy.
Według sposobu znanego ze zgłoszenia nr JP 563 224 890 (A) proces hartowania krawędzi oraz wytwarzania powłoki (stopowania proszku wiązką lasera) rozdzielony jest procesem wprowadzania w wyżłobienie materiału w postaci proszku. Tak więc, stopowana napoina jest wykonywana w 2 etapach: zasypanie proszku do zagłębienia, a następnie skanowanie proszku znajdującego się w zagłębieniu wiązką lasera w celu jego stopienia i uzyskania napoiny. Tym samym nie zachodzi proces oddawania ciepła przez wiązkę lasera do podawanego w trakcie procesu proszku jak w zgłaszanym rozwiązaniu gdzie wytworzenie napoiny odbywa się w jednym etapie. Ponadto, w sposobie według zgłoszenia nr JP 563 224 890 (A) po hartowaniu krawędzi, a przed procesem stopowania zasypanego wcześniej proszku nie ujawniono zabiegu oczyszczania hartowanych powierzchni. Operacja ta powoduje lepsze połączenie wykonywanej warstwy z materiałem rodzimym.
Celem zgłaszanego wynalazku jest wyeliminowanie niekorzystnego zjawiska hartowania podłoża, które występuje w szczególnych przypadkach napawania, zwłaszcza laserowego, odpornych na zużycie warstw przeznaczonych do pracy pod dużymi obciążeniami, zwłaszcza dynamicznymi lub w celu odbudowy elementu. Wyeliminowanie zahartowanej strefy przejściowej pozwala uniknąć karbu strukturalnego, który w stwierdzonych w praktyce przypadkach może prowadzić do pęknięć i odwarstwień wykonanej powłoki co jest przyczyną awarii elementu.
Sposób według wynalazku polega na tym, że powierzchniową strefę elementu metalowego hartuje się laserowo, a następnie napawa się laserowo na zahartowany w ten sposób obszar przynajmniej jedną warstwę materiału metalicznego o grubości 0,2 mm do 4,0 mm.
W korzystnym przykładzie sposobu według wynalazku powierzchnię strefy elementu metalowego po hartowaniu oczyszcza się z tlenków metodą mechaniczną i/lub chemiczną, a następnie poPL 227 405 B1 wierzchnię strefy elementu metalowego hartuje się, korzystnie laserowo i oczyszcza się z tlenków oraz napawa się laserowo co najmniej jedną warstwę o grubości od 0,3 mm do 4,0 mm, korzystnie od 1,0 mm do 2,0 mm materiału metalicznego, korzystnie zawierającego oprócz żelaza: węgiel w ilości od 0,05% wag. do 3,60% wag., mangan w ilości od 0,10% wag. do 2,50% wag., chrom w ilości od 0,50% wag. do 30,00% wag., nikiel w ilości od 0,50% wag. do 51,00% wag., tytan w ilości od 0,05% wag. do 5,50% wag., krzem w ilości od 0,30% wag. do 2,40% wag., molibden w ilości od 0,04% wag. do 4,50% wag., wolfram w ilości od 0,90% wag. do 4,50% wag., kobalt w ilości od 1,50% wag. do 10,00% wag., wanad w ilości od 0,20% wag. do 4,00% wag., fosfor w ilości do 0,15% wag., siarkę w ilości do 0,04% wag., miedź w ilości od 0,10% wag. do 1,20% wag., magnez w ilości od 0,03% wag. do 0,07% wag., itr w ilości od 0,001% wag. do 0,005% wag., bor w ilości od 0,002% wag. do 0,006% wag., tellur w ilości od 0,0005% wag. do 0,002% wag., stront w ilości od 0,002% wag. do 0,006% wag., cer w ilości od 0,003% wag. do 0,006% wag.
Również w korzystnym przykładzie wykonania powierzchniową strefę elementu metalowego hartuje się laserowo, a następnie zahartowaną powierzchnię strefy oczyszcza się z tlenków i napawa się laserowo co najmniej jedną warstwę materiału metalicznego, korzystnie brązu aluminiowego i/lub brązu manganowego, i/lub brązu berylowego o grubości od 0,2 mm do 4,0 mm, korzystnie od 0,8 mm do 1,5 mm.
W sposobie według zgłaszanego wynalazku dzięki odpowiednio dobranej grubości napawanej warstwy następuje oddanie ciepła z napawanego materiału do zahartowanego podłoża, co powoduje jego odpuszczenie.
W sposobie według wynalazku w wyniku zastosowania warstw o odpowiednio dobranej grubości oraz odpowiednim składzie chemicznym stwarza się określone, sprzyjające warunki cieplne, pozwalające uzyskać zamierzone odpuszczenie wcześniej zahartowanego metalu podłoża ciepłem dostarczonym w odpowiedniej ilości w trakcie napawania co najmniej jednej warstwy metalicznej. Uzyskuje się optymalne oryginalne parametry mechaniczne metalu podłoża pod napawaną warstwą metaliczną.
W zgłaszanym rozwiązaniu wykorzystane jest napawanie laserowe, gdzie wykonanie napoiny następuje w jednym etapie, poprzez równoczesne podawanie proszku i jego nagrzewanie i topienie w wiązce lasera. Dzięki temu sposób według zgłaszanego rozwiązania umożliwia na przykład wykonanie powłoki na powierzchni elementu obrotowego, takiego jak walec lub rolka, podczas gdy przy próbie wykorzystania rozwiązania wg JP nr 563 224 890 wcześniej zasypywany proszek spadałby z elementu przed jego przetopieniem wiązką lasera.
Uzyskanie efektu odpuszczenia podłoża po jego uprzednim zahartowaniu jest możliwe zarówno dla różnych materiałów podłoża jak i dla różnych materiałów napoiny. Aby uzyskać każdorazowo zamierzony efekt ważny jest odpowiedni dobór parametrów procesu napawania laserowego a kluczowa jest tutaj grubość napawanej warstwy, która decyduje o ilości doprowadzonego wraz z napawanym materiałem ciepła, które następnie odprowadzane jest do podłoża powodując odpuszczenie zahartowanej wcześniej warstwy.
Na załączonym rysunku pokazano przekrój poprzeczny przez przykładowo otrzymaną napawaną warstwę metaliczną na elemencie metalowym, uzyskaną w przykładach realizacji sposobu według wynalazku.
P r z y k ł a d 1
Powierzchnię 3 walca 1 stosowanego w hutnictwie, wykonanego ze stali węglowej o zawartości węgla około 0,4% wag. zahartowano laserem o mocy 2000 W i plamką o średnicy około 4,3 mm, a następnie, po usunięciu powstałych w procesie hartowania tlenków wykonano laserowe napawanie warstwy 2 o grubości około 1,5 mm i następującym składzie chemicznym: nikiel około 70,9% wag., chrom około 16,9% wag., żelazo około 4,0% wag., krzem około 4,1% wag., bor około 3,4% wag. i węgiel około 0,81% wag. Ciepło dostarczone w czasie napawania odpuściło warstwę wstępnie zahartowaną do twardości około 300 HB.
P r z y k ł a d 2
Strefę 3 obrzeża koła 1 stosowanego w transporcie szynowym stykającego się z główką szyny, zahartowano laserem o mocy 2000 W i plamką o średnicy około 4,3 mm, a następnie, po usunięciu powstałych w procesie hartowania tlenków, wykonano laserowe napawanie, używając lasera o mocy około 3000 W i szerokości ścieżki około 4,0 mm, warstwy 2 metalicznej grubości około 0,8 mm. Ciepło dostarczone w czasie napawania odpuściło wstępnie zahartowaną strefę 3 do optymalnej twardości około 260 HB.

Claims (4)

1. Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy, znamienny tym, że powierzchniową strefę (3) elementu metalowego (1) hartuje się laserowo, a następnie napawa się laserowo na zahartowaną w ten sposób powierzchnię strefy (3) elementu metalowego (1) co najmniej jedną warstwę (2) materiału metalicznego o grubości od 0,2 mm do 4,0 mm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię strefy (3) elementu metalowego (1) po hartowaniu oczyszcza się z tlenków metodą mechaniczną i/lub chemiczną.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię strefy (3) elementu metalowego (1) hartuje się, laserowo, a następnie powierzchnię strefy (3) oczyszcza z tlenków i napawa laserowo co najmniej jedną warstwę (2) o grubości od 0,3 mm do 4,0 mm, korzystnie od 1,0 mm do 2,0 mm materiału metalicznego, korzystnie zawierającego, oprócz żelaza: węgiel w ilości od 0,05% wag. do 3,60% wag., mangan w ilości od 0,10% wag. do 2,50% wag., chrom w ilości od 0,50% wag. do 30,00% wag., nikiel w ilości od 0,50% wag. do 51,00% wag., tytan w ilości od 0,05% wag. do 5,50% wag., krzem w ilości od 0,30% wag. do 2,40% wag., molibden w ilości od 0,04% wag. do 4,50% wag., wolfram w ilości od 0,90% wag. do 4,50% wag., kobalt w ilości od 1,50% wag. do 10,00% wag., wanad w ilości od 0,20% wag. do 4,00% wag., fosfor w ilości do 0,15% wag., siarkę w ilości do 0,04% wag., miedź w ilości od 0,10% wag. do 1,20% wag., magnez w ilości od 0,03% wag. do 0,07% wag., itr w ilości od 0,001% wag. do 0,005% wag., bor w ilości od 0,002% wag. do 0,006% wag., tellur w ilości od 0,0005% wag. do 0,002% wag., stront w ilości od 0,002% wag. do 0,006% wag., cer w ilości od 0,003% wag. do 0,006% wag.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię strefy (3) elementu metalowego (1) hartuje się, laserowo, a następnie powierzchnię strefy (3) oczyszcza się z tlenków i napawa, korzystnie laserowo, co najmniej jedną warstwę (2) materiału metalicznego, korzystnie brązu aluminiowego i/lub brązu manganowego, i/lub brązu berylowego o grubości od 0,2 mm do 4,0 mm, korzystnie od 0,8 mm do 1,5 mm.
PL402131A 2012-12-19 2012-12-19 Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy PL227405B1 (pl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL402131A PL227405B1 (pl) 2012-12-19 2012-12-19 Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy
CA2893921A CA2893921A1 (en) 2012-12-19 2013-12-19 Method of laser cladding a metallic coat on a metal element
US14/652,598 US20150321288A1 (en) 2012-12-19 2013-12-19 Method of laser cladding a metallic coat on a metal element
PCT/PL2013/000169 WO2014098634A1 (en) 2012-12-19 2013-12-19 Method of laser cladding a metallic coat on a metal element
EP13822006.6A EP2934813A1 (en) 2012-12-19 2013-12-19 Method of laser cladding a metallic coat on a metal element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL402131A PL227405B1 (pl) 2012-12-19 2012-12-19 Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL402131A1 PL402131A1 (pl) 2014-06-23
PL227405B1 true PL227405B1 (pl) 2017-11-30

Family

ID=49998650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL402131A PL227405B1 (pl) 2012-12-19 2012-12-19 Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150321288A1 (pl)
EP (1) EP2934813A1 (pl)
CA (1) CA2893921A1 (pl)
PL (1) PL227405B1 (pl)
WO (1) WO2014098634A1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109940308A (zh) * 2019-04-24 2019-06-28 西安理工大学 一种激光熔覆用铁基焊丝及其制备方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104328430B (zh) * 2014-10-10 2017-01-11 北京工业大学 一种耐蚀的CuAlFeNi激光熔覆涂层材料及其制备方法
CN105483560B (zh) * 2015-12-14 2017-08-25 中国海洋大学 煤矿液压支架立柱内孔表面用不锈钢防护涂层及涂覆工艺
US10472703B2 (en) * 2017-10-06 2019-11-12 The United States Mint Metal alloy for coin production
CN109355652B (zh) * 2017-12-25 2020-12-29 宁波中久东方光电技术有限公司 激光熔覆用镍基合金粉末及其制备方法
CN108754489A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 金华华科激光科技有限公司 一种铁基激光熔覆粉末及激光熔覆该粉末的方法
CN110387508A (zh) * 2019-08-16 2019-10-29 晋中开发区圣邦液压器件有限公司 一种用于缸筒外壁熔覆的铁基不锈钢粉末
CN114829033A (zh) * 2019-12-20 2022-07-29 麦格纳国际公司 具有涂层的模具表面
DE102021211652A1 (de) 2021-10-15 2023-04-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Austenitlegierung, Rohteil und Bauteil sowie Verfahren

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL107810B1 (pl) 1978-06-08 1980-03-31 Inst Badan Jadrowych Transportation hoist podnosnik transportowy
JPS63224890A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Toyota Motor Corp レ−ザ肉盛方法
US5879480A (en) * 1997-07-25 1999-03-09 The Timken Company Process for imparting residual compressive stresses to steel machine components
KR100387488B1 (ko) * 2001-04-25 2003-06-18 현대자동차주식회사 레이저 클래딩 공법을 이용한 밸브 시트 제조방법
JP2006207490A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Aisan Ind Co Ltd エンジンバルブの表面処理方法及びエンジンバルブ
JP4802895B2 (ja) * 2006-07-05 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 鋳鉄部材の製造方法、鋳鉄部材、及び車両用エンジン
CN102021568B (zh) * 2010-07-06 2011-11-23 山东能源机械集团大族再制造有限公司 激光强化齿轮件的方法
CN102537157A (zh) * 2012-02-29 2012-07-04 上海工程技术大学 一种用于制备高速列车制动闸片材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109940308A (zh) * 2019-04-24 2019-06-28 西安理工大学 一种激光熔覆用铁基焊丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2934813A1 (en) 2015-10-28
WO2014098634A1 (en) 2014-06-26
US20150321288A1 (en) 2015-11-12
PL402131A1 (pl) 2014-06-23
CA2893921A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL227405B1 (pl) Sposób laserowego napawania warstwy metalicznej na element metalowy
EP3501724B1 (fr) Procédé de fabrication d'un flanc soudé ; flan soudé et utilisation d'une pièce en acier fabriqué à partir d'un tel flan soudé
Leunda et al. Laser cladding of vanadium-carbide tool steels for die repair
KR101671679B1 (ko) 브레이크 디스크 및 그 제조 방법
US9889525B2 (en) Method of hardfacing a part
Montealegre et al. Surface treatments by laser technology
MX2008012030A (es) Procedimiento para soldar una capa de desgaste sobre un material basico utilizando varios electrodos de alambre de relleno, polvo de metal y polvo de soldadura.
WO2008004708A1 (en) Method for manufacturing cast iron member, cast iron member, and engine for vehicle
Grum et al. A comparison of tool–repair methods using CO2 laser surfacing and arc surfacing
TWI754127B (zh) 工具材料的再生方法及工具材料
Li et al. Interface phase evolution during laser cladding of Ni-Cu alloy on nodular cast iron by powder pre-placed method
WO2019156169A1 (ja) 工具材の製造方法及び工具材
CN103255412A (zh) 一种用于轧辊工作面的激光熔覆高硬度材料的工艺方法
Jeyaprakash et al. Laser surface modification of materials
KR20160116920A (ko) 레이저빔을 이용한 금속 표면의 합금화 방법
Majumder et al. Effect of preheating techniques on bead geometry and microhardness of weldment developed through the submerged arc welding process
CN111005022B (zh) 利用三激光协同制备铍青铜铜辊表面高硬度铁基涂层的方法
KR101638348B1 (ko) 핫 스탬핑용 도금강판의 접합방법 및 이를 이용하여 제작되는 테일러 웰디드 블랭크
JP7464939B2 (ja) 硬質金属部材の製造方法及び硬質金属部材
Medovar et al. Electroslag refining with liquid metal for composite rotor manufacturing
Leszczyńska-Madej et al. Effect of unconventional methods of cutting on microstructure, topography and microhardness changes in steel
Sahoo et al. Effect of pulsed Nd: YAG laser parameters in preplaced TiC coating on aluminium substrate
CN111962060A (zh) 一种表面高速激光熔覆客运专线铁路道岔滑动类台板制造方法
PL224928B1 (pl) Sposób napawania warstwy metalicznej na element metalowy
Bonek et al. The study of properties of laser modified hot-work tool steel surface layer