一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的方法
【專利摘要】一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的方法，其特點是：室溫下對導(dǎo)衛(wèi)表面進行除油、除銹處理；在配制的A+B硬質(zhì)合金復(fù)合粉末中B合金粉末的重量百分比為15%--50%；調(diào)節(jié)自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8-2mm；選用3.5*1mm寬帶積分鏡，并調(diào)節(jié)離焦量進行激光熔覆，在導(dǎo)衛(wèi)輥表面形成均勻致密的激光熔覆層；本發(fā)明自行配制的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，與導(dǎo)衛(wèi)輥基體具有良好冶金與力學(xué)相容性，熔覆層厚度在0.8～2.0mm，硬度、厚度均勻，不產(chǎn)生裂紋與剝落現(xiàn)象。
【專利說明】 一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的
方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用激光熔覆技術(shù)修復(fù)冶金設(shè)備部件的方法，特別是涉及一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的方法，屬于激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]棒線材軋機中精軋的入口、出口多采用滾動導(dǎo)衛(wèi)裝置，由于工作條件惡劣，因而導(dǎo)衛(wèi)輥成為其主要易損件。另外由于現(xiàn)代高速軋機對導(dǎo)衛(wèi)輥精度要求高，造成導(dǎo)衛(wèi)輥消耗量巨大。
[0003]在軋制過程中導(dǎo)衛(wèi)輥要承受高溫，棒線材高速運行的滾動和滑動摩擦及氧化物的磨粒磨損；同時在銜接料時劈頭有粘鋼造成的沖擊；此外對導(dǎo)衛(wèi)輥進行強制性水冷，導(dǎo)輥激冷激熱易產(chǎn)生冷熱疲勞裂紋。
[0004]傳統(tǒng)的制造導(dǎo)衛(wèi)輥的工藝方法有高合金整體鑄造、表面真空熔接、滲碳(氮)等工藝方法，但都難以滿足導(dǎo)衛(wèi)輥的使用性能要求。整體硬質(zhì)合金導(dǎo)為輥使用壽命長，但其制造成本高，使用條件苛刻，抗事故能力差未的到大面積有效使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層工藝方法。本發(fā)明采用自行配制具有優(yōu)異抗熱耐磨性的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，且與導(dǎo)衛(wèi)輥基體具有良好冶金與力學(xué)相容性。在高功率激光束輻照工件表面的同時，采用自動送粉裝置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池內(nèi)發(fā)生快速熔化和凝固，形成均勻致密的熔覆層，熔覆層與基體形成牢固的冶金結(jié)合，熔覆層厚度在0.8?
2.0mm,硬度、厚度均勻，不產(chǎn)生裂紋與剝落現(xiàn)象。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是。
[0007]—種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)棍表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的方法，其特征在于包括以下工藝過程。
[0008]( 1)導(dǎo)衛(wèi)輥表面預(yù)處理。
[0009]室溫下對導(dǎo)衛(wèi)表面進行除油、除銹處理。并用著色探傷法對其進行檢驗，要求表面無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
[0010](2)硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的配制。
[0011 ] A鐵基合金粉末化學(xué)成分。
[0012]鐵基合金粉末的化學(xué)成份中主要含有？6、(:、0、祖、10、5丨、隊他、了&、8 ;其化學(xué)成份按重量百分比為:C:0.08%、Cr:16%、N1:3%、Mo:1%、S1:1%、N:0.8%、Nb:0.8%、Ta:0.3%、B:0.3%.余量為 Fe。
[0013]B合金化學(xué)粉末成分。
[0014]標(biāo)準(zhǔn)碳化鈦粉末，碳化物含量> 98%，粒度為30-70微米。
[0015]C配置粉末比例。
[0016]在硬質(zhì)合金復(fù)合粉末中B合金粉末的重量百分比為15%—50%。
[0017]按上述材料及配比范圍在電子天平上進行配制，并在專用混粉器進行混合4小時以上。
[0018](3)自動送粉裝置的調(diào)節(jié)。
[0019]調(diào)節(jié)自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8-2mm。
[0020](4)光束調(diào)節(jié)。
[0021]選用3.5*lmm寬帶積分鏡，并調(diào)節(jié)離焦量使聚焦激光光斑為矩形，光斑尺寸:長*寬=(3.5-4.5)* (2.5-3.5) mm η
[0022](5)激光熔覆。
[0023]選用DL — HL — Τ5000型CO2激光器，工作臺為SMENS數(shù)控激光加工機。采用同步送粉裝置將合金粉末自動送入激光熔池，在導(dǎo)衛(wèi)輥表面形成均勻致密的激光熔覆層。
[0024]熔覆工藝參數(shù)如下。
[0025]激光功率P = 3000 ?4000W。
[0026]聚焦矩形光斑尺寸:長* 寬=(3.5-4.5) * (2.5-3.5) mm。
[0027]掃描速度V = 300-600mm/min。
[0028]搭接率40?60%。
[0029]涂層厚度:0.8-2mm。
[0030]本發(fā)明的原理:采用自行配制具有優(yōu)異抗熱耐磨性的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，且與導(dǎo)衛(wèi)輥基體具有良好冶金與力學(xué)相容性，在高功率激光束輻照工件表面的同時，采用自動送粉裝置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池內(nèi)發(fā)生快速熔化和凝固，形成均勻致密的熔覆層，熔覆層與基體形成牢固的冶金結(jié)合，熔覆層厚度在0.8?2.0mm，硬度、厚度均勻，不產(chǎn)生裂紋與剝落現(xiàn)象。
[0031 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是。
[0032](I)為棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥提供了一種全新的制造與修復(fù)的工藝方法。
[0033](2)該工藝采用具有抗熱、耐磨性能優(yōu)異的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末作為功能材料，應(yīng)用用激光熔覆的工藝方法將具有良好抗熱耐磨性能的合金粉末均勻地熔覆在輥的表面，形成細小均勻、層深可控、高質(zhì)量、與基體形成良好的冶金結(jié)合的硬面層，可顯著提高導(dǎo)衛(wèi)輥的耐磨性和抗熱疲勞的能力。

【具體實施方式】
[0034]實施例1。
[0035]棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層工藝，包括以下過程。
[0036](I)導(dǎo)衛(wèi)輥表面預(yù)處理。
[0037]室溫下對導(dǎo)衛(wèi)表面進行除油、除銹處理，并用著色探傷法對其進行檢驗，要求表面無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
[0038](2)硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的配制。
[0039]A鐵基合金粉末化學(xué)成分。
[0040]鐵基合金粉末化學(xué)成份中主要含有Fe、C、Cr、N1、Mo、S1、N、Nb、Ta、B ;其化學(xué)成份按重量百分比為:C:0.08%、Cr:16%、N1:3%、Mo:1%、S1:1%、N:0.8%、Nb:0.8%、Ta:0.3%、B:
0.3%，余量為Fe。
[0041]B合金化學(xué)粉末成分。
[0042]標(biāo)準(zhǔn)碳化鈦粉末，碳化物含量> 98%，粒度為30-70微米。
[0043]C配置硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的比例。
[0044]在硬質(zhì)合金復(fù)合粉末中B合金(碳化鈦)粉末的重量百分比為40%。
[0045]按上述材料及配比范圍在電子天平上進行配制，并在專用混粉器進行混合4小時以上。
[0046](3)自動送粉裝置的調(diào)節(jié)。
[0047]調(diào)節(jié)自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到1.5mm。
[0048](4)光束調(diào)節(jié)。
[0049]選用3.5*lmm寬帶積分鏡，并調(diào)節(jié)離焦量使聚焦激光光斑為矩形，光斑尺寸:長*寬=(3.5-4.5)* (2.5-3.5) mm η
[0050](5)激光熔覆。
[0051]選用DL — HL — Τ5000型C02激光器，工作臺為SMENS數(shù)控激光加工機。采用同步送粉裝置將合金粉末自動送入激光熔池，在導(dǎo)衛(wèi)輥表面形成均勻致密的激光熔覆層。
[0052]熔覆工藝參數(shù)如下。
[0053]激光功率P = 3600W。
[0054]聚焦矩形光斑尺寸:長*寬=4.5*2.5mm。
[0055]掃描速度V = 500mm/min。
[0056]搭接率60%。
[0057]涂層厚度:1.5mm。
[0058]實施例2。
[0059]棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層工藝，包括以下過程。
[0060](1)導(dǎo)衛(wèi)輥表面預(yù)處理。
[0061]室溫下對導(dǎo)衛(wèi)表面進行除油、除銹處理。并用著色探傷法對其進行檢驗，要求表面無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
[0062](2)硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的配制。
[0063]A鐵基合金粉末化學(xué)成分。
[0064]鐵基合金粉末的化學(xué)成份中主要含有？6、(:、0、祖^0、5丨、隊他、了&、8 ;其化學(xué)成份按重量百分比為:C:0.08%、Cr:16%、N1:3%、Mo:1%、S1:1%、N:0.8%、Nb:0.8%、Ta:0.3%、B:0.3%，余量為 Fe。
[0065]B合金化學(xué)粉末成分。
[0066]標(biāo)準(zhǔn)碳化鈦粉末，碳化物含量> 98%，粒度為30-70微米。
[0067]C粉末比例。
[0068]在硬質(zhì)合金復(fù)合粉末中B合金(碳化鈦)粉末的重量百分比為20%。
[0069]按上述材料及配比范圍在電子天平上進行配制，并在專用混粉器進行混合4小時以上。
[0070](3)自動送粉裝置的調(diào)節(jié)。
[0071]調(diào)節(jié)自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到2mm。
[0072](4)光束調(diào)節(jié)。
[0073]選用3.5*lmm寬帶積分鏡，并調(diào)節(jié)離焦量使聚焦激光光斑為矩形，光斑尺寸:長*寬=3.5*2.5mm。
[0074](5)激光熔覆。
[0075]選用DL — HL — T5000型CO2激光器，工作臺為SMENS數(shù)控激光加工機。采用同步送粉裝置將合金粉末自動送入激光熔池，在導(dǎo)衛(wèi)輥表面形成均勻致密的激光熔覆層。
[0076]熔覆工藝參數(shù)如下。
[0077]激光功率P = 4000W。
[0078]聚焦矩形光斑尺寸:長*寬=3.5*2.5mm。
[0079]掃描速度V = 400mm/min。
[0080]搭接率50%。
[0081]涂層厚度:2_。
【權(quán)利要求】
1.一種在棒材軋機導(dǎo)衛(wèi)輥表面激光熔覆制備耐磨抗熱涂層的方法，其特征在于包括以下工藝過程: (1)導(dǎo)衛(wèi)輥表面預(yù)處理 室溫下對導(dǎo)衛(wèi)表面進行除油、除銹處理，并用著色探傷法對其進行檢驗，要求表面無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷； (2)硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的配制 A鐵基合金粉末化學(xué)成分 鐵基合金粉末的化學(xué)成份中主要含有Fe、C、Cr、N1、Mo、S1、N、Nb、Ta、B ;其化學(xué)成份按重量百分比為:C:0.08%、Cr:16%, N1:3%、Mo:1%、S1:1%、N:0.8%、Nb:0.8%、Ta:0.3%、B:0.3%.余量為Fe ； B合金化學(xué)粉末成分 標(biāo)準(zhǔn)碳化鈦粉末，碳化物含量> 98%，粒度為30-70微米； C配置粉末比例 在硬質(zhì)合金復(fù)合粉末中B合金粉末的重量百分比為15%—50% ； 按上述材料及配比范圍在電子天平上進行配制，并在專用混粉器進行混合4小時以上； (3)自動送粉裝置的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內(nèi)，調(diào)節(jié)送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.8-2mm ； (4)光束調(diào)節(jié) 選用3.5*lmm寬帶積分鏡，并調(diào)節(jié)離焦量使聚焦激光光斑為矩形，光斑尺寸:長*寬=(3.5-4.5) * (2.5-3.5) mm ； (5)激光熔覆 選用DL — HL — T5000型CO2激光器，工作臺為SMENS數(shù)控激光加工機，采用同步送粉裝置將合金粉末自動送入激光熔池，在導(dǎo)衛(wèi)輥表面形成均勻致密的激光熔覆層； 熔覆工藝參數(shù)如下: 激光功率P = 3000?4000W， 聚焦矩形光斑尺寸:長*寬=(3.5-4.5) * (2.5-3.5) mm, 掃描速度 V = 300-600mm/min, 搭接率40?60%， 涂層厚度:0.8-2mm。
【文檔編號】C23C24/10GK104250805SQ201310264561
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】趙越, 陳海濤, 張威 申請人:沈陽大陸激光成套設(shè)備有限公司