專利名稱：鎬形截齒齒體頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鎬形截齒齒體頭部表面激光烙覆 制備耐磨合金涂層的工藝。
背景技術(shù)：
鎬形截齒是掘進(jìn)及采掘機(jī)械的重要消耗件，廣泛應(yīng)用于煤炭、鋼鐵、有色 及其它礦業(yè)開(kāi)采，隧道及地鐵等工程掘進(jìn)。截齒的耐磨性和壽命直接決定了礦 山開(kāi)采和掘進(jìn)工程的作業(yè)效率。由于惡劣的工作條件，在掘進(jìn)中由于齒體頭部 嚴(yán)重磨損導(dǎo)致硬質(zhì)合金齒尖脫落是截齒的主要失效方式。
因此，顯著增強(qiáng)齒體頭部的耐磨性是制造高性能長(zhǎng)壽命截齒的有效途徑。
目前已有采用等離子熔覆方法在齒體頭部熔覆一層耐磨合金的方法增強(qiáng)截 齒耐磨性，但等離子熔覆方法存在熱影響區(qū)大、熔覆缺陷不易控制、釬焊區(qū)由 于釬焊材料熔點(diǎn)低易引起焊接脫落等缺點(diǎn)。也有在齒體頭部采用鑲嵌硬質(zhì)合金 條強(qiáng)化齒體頭部，但存在著硬質(zhì)合金條在使用過(guò)程中易于脫落及制造成本過(guò)高 的缺點(diǎn)。上述缺點(diǎn)均限制了其廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種截齒頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng) 化工藝。該工藝采用高功率激光設(shè)備和同步自動(dòng)送粉裝置，在高功率激光束輻 照截齒頭部表面形成激光熔池的同時(shí)將耐磨合金粉末材料同步送入熔池，激光 束移開(kāi)后熔池快速凝固形成激光熔覆耐磨合金層。
采用的技術(shù)方案是
鎬形截齒齒體頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng)化工藝，其特征在于包括以下工藝 過(guò)程
(1) 截齒齒體頭部表面預(yù)處理 室溫下對(duì)截齒表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈。
(2) 合金粉末的選擇和自動(dòng)送粉裝置的調(diào)整 根據(jù)截齒工作條件及掘進(jìn)對(duì)象硬度情況，選用合適的鐵基、鎳基或金屬陶
瓷合金粉末，調(diào)節(jié)自動(dòng)送粉裝置送粉速率，以滿足涂層厚度所需送粉速率。所 述的自動(dòng)送分裝置在再先專利申請(qǐng)文件中已經(jīng)公開(kāi)，申請(qǐng)?zhí)枮?00720013899.6
專利名稱為《多料倉(cāng)送粉器》。
(3)截齒頭部激光熔覆耐磨合金涂層
選用氣體C02激光器，工作臺(tái)為數(shù)控激光加工機(jī)床，聚焦激光頭沿截齒軸 向進(jìn)給，同時(shí)截齒旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)送粉裝置送粉頭同步將耐磨合金粉末送入激光熔 池，在截齒頭部表面形成激光熔覆耐磨合金涂層，合金涂層厚度為l一1.5mm。
熔覆工藝參數(shù)如下
激光功率P=3500 4500W
光斑直徑D=2.5 3.5mm
掃描速度V=500 1500mm/min
搭接率40 50%
本發(fā)明的原理是采用具有高硬度和耐磨性的與截齒基體具有良好冶金與 力學(xué)相關(guān)性的鐵基、鎳基合金或金屬陶瓷合金粉末，在高功率激光光束照射截 齒頭部形成激光熔池的同時(shí)，采用自動(dòng)送粉裝置同步向熔池送入上述合金粉末， 合金粉末在熔池內(nèi)發(fā)生快速熔化和凝固，形成均勻致密的高硬度和耐磨性熔覆
層，熔覆層與齒體形成牢固的冶金結(jié)合。熔覆層硬度可達(dá)HRC55以上，熔覆層 厚度在l-1.5mm，硬度、厚度等均勻分布。 本發(fā)明技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1、 制造在成型的截齒上直接完成，不增加后續(xù)工序，無(wú)須加熱，激光處理 完成后即為成品。工藝簡(jiǎn)潔，成本可控。
2、 效果顯著，較原基體壽命提高3-4倍。
3、 齒體頭部處理，齒體變形及熱影響極小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
鎬形截齒齒體頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng)化工藝，包括以下工藝過(guò)程
(1) 截齒齒體頭部表面預(yù)處理 室溫下對(duì)截齒表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈。
(2) 合金粉末的選擇和自動(dòng)送粉裝置的調(diào)整 根據(jù)截齒工作條件及掘進(jìn)對(duì)象硬度情況，選用最合適的合金粉末，調(diào)節(jié)自
動(dòng)送粉裝置送粉速率，以滿足涂層厚度所需送粉速率。自動(dòng)送粉裝置為已知技 術(shù)；鐵基、鎳基或陶瓷合金粉末均為己知技術(shù)，本實(shí)施例選用鐵基合金粉末， 所述的鐵基合金粉末中含有Fe、 C、 Cr、 Ni、 Mo、 Si、 N、 Nb、 Ta、 B;其化學(xué) 成份按重量百分比為C為0.8%、 Cr為16%、 Ni為3°/。、 Mo為1%、 Si為1%、N為0.3%、 Nb為0.4%、 Ta為0.3%、 B為0.3%，余量為Fe。
合金粉末的配制方法
將Fe、 C、 Cr、 Ni、 Mo、 Si、 N、 Nb、 Ta、 B按上述重量百分比提取后放 入中頻感應(yīng)爐內(nèi)，在氬氣氣氛下加熱到1450—1550'C，使粉末完全融化并混合 均勻，將熔融的金屬液流注入水霧化設(shè)備的漏包坩堝，在漏包坩堝的下方置有 水霧化噴嘴，當(dāng)熔融的金屬液流通過(guò)導(dǎo)流嘴流經(jīng)噴嘴時(shí)，被噴嘴射出的高速水 流擊碎成小液滴、隨后合金液滴落在水中凝固成粉末。 (3)截齒頭部激光熔覆耐磨合金涂層
選用氣體C02激光器，工作臺(tái)為數(shù)控激光加工機(jī)床，聚焦激光熔覆頭沿截 齒軸向進(jìn)給，截齒按一定速度旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)送粉裝置送粉頭同步將耐磨合金粉末 送入激光熔池，在截齒頭部表面形成激光熔覆耐磨合金涂層，合金涂層厚度為 1.25mm。
熔覆工藝參數(shù)如下
激光功率P=4000W;
光斑直徑D二3mm;
掃描速度V=1000mm/min;
搭接率45%。
權(quán)利要求
1、鎬形截齒齒體頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng)化工藝，其特征在于包括以下工藝過(guò)程1)截齒齒體頭部表面預(yù)處理室溫下對(duì)截齒表面進(jìn)行除油除銹，并用酒精清洗干凈；2)合金粉末的選擇和自動(dòng)送粉裝置的調(diào)整根據(jù)截齒工作條件及掘進(jìn)對(duì)象硬度情況，選用合適的鐵基、鎳基或金屬陶瓷合金粉末，調(diào)節(jié)自動(dòng)送粉裝置送粉速率，以滿足涂層厚度所需送粉速率；所述的鐵基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；所述的鎳基合金粉末中主要含有Ni、Cr、Mo、W、Co、V、Fe、Si、Mn及稀土元素Y2O3、La2O3、Ce和Hf中的至少兩種；所述的金屬陶瓷合金粉末是由碳化硼、碳化鎢、碳化鈦、碳化鉻混合均勻配制而成；3)截齒頭部激光熔覆耐磨合金涂層選用氣體CO2激光器，工作臺(tái)為數(shù)控激光加工機(jī)床，聚焦激光頭沿截齒軸向進(jìn)給，同時(shí)截齒旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)送粉裝置送粉頭同步將合金粉末送入激光熔池，在截齒頭部表面形成激光熔覆耐磨合金涂層，合金涂層厚度為1-1.25mm；熔覆工藝參數(shù)如下激光功率P＝3500～4500W；光斑直徑D＝2.5～3.5mm；掃描速度V＝500～1500mm/min；搭接率40～50％。
全文摘要
鎬形截齒齒體頭部激光熔覆耐磨涂層強(qiáng)化工藝，包括以下工藝過(guò)程首先是截齒齒體頭部表面預(yù)處理；然后是合金粉末的選擇和自動(dòng)送粉裝置的調(diào)整；最后是截齒頭部激光熔覆耐磨合金涂層。本發(fā)明技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)為制造在成型的截齒上直接完成，不增加后續(xù)工序，無(wú)須加熱，激光處理完成后即為成品。工藝簡(jiǎn)潔，成本可控；效果顯著，較原基體壽命提高3-4倍；齒體頭部處理，齒體變形及熱影響極小。
文檔編號(hào)C23C24/00GK101338428SQ20081001268
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者廖運(yùn)生, 陶興啟 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)大陸激光成套設(shè)備有限公司