一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，是基于了激光感應復合快速熔覆的新方法。
【背景技術】
[0002]對關鍵機械零配件表面進行修復，雖然傳統(tǒng)方法如堆焊和熱噴涂等的效率高，涂層厚度均勻且與基材接合牢固，但由于受熱過程緩慢，導致稀釋率與熱影響區(qū)大，陶瓷相燒損嚴重，而且只適合在平整表面進行熔涂。而激光熔覆技術具有能量密度高、熱變形與熱影響區(qū)小、稀釋率低、激光加工位置可以精確定位等優(yōu)點，正成為汽車、冶金、交通等領域的關鍵技術，具有廣闊的應用前景。但由于激光熔覆自身的特點即快速加熱與快速冷卻凝固，在材料表面極易形成裂紋，這已成為阻礙激光熔覆技術工業(yè)化應用難以逾越的障礙之一。傳統(tǒng)激光熔覆技術存在以下缺點，其一，熔覆效率低，導致大面積熔覆時成本昂貴；其二，由于激光熔覆本身的特點，即快速加熱與快速凝固，在激光熔覆過程中，熱應力極易誘導熔覆層開裂。
[0003]為了克服上述問題，本發(fā)明設計一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，提出了激光感應復合快速的新方法，熔覆效率相對于傳統(tǒng)激光熔覆技術也大大提高而且金屬陶瓷復合涂層無氣孔與裂紋。解決熔覆層裂紋問題，加快推動激光熔覆技術的工業(yè)化應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，發(fā)明一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法。其技術方案是一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，其特征是:本發(fā)明提出了激光感應復合快速熔覆的新方法，其基本原理是倫茲定律，即隨時間變化的電磁場會形成渦流，根據(jù)焦爾效應，渦流可以產(chǎn)生熱。因此，利用高頻感應加熱線圈在工件表面產(chǎn)生的集膚效應，可使工件表面的溫度只需幾秒鐘就可達到紅熱狀態(tài)，然后將激光束定位到感應加熱區(qū)，實現(xiàn)激光熱源與感應加熱源的復合，同時快速進行激光熔覆。
[0005]激光感應復合快速熔覆裝置主要包括:數(shù)控面板、激光器、激光熔池、送粉器數(shù)控機床、基板、導磁體、高頻感應加熱器、專用感應加熱線圈等。
[0006]具體工藝:將待加工的金屬零件放在基板上，熔覆金屬陶瓷粉末按比例配好裝入送粉器。使用激光感應復合快速熔覆裝置進行激光感應復合快速熔覆時，打開高頻感應加熱器，預熱待加工的金屬零件。激光掃描速度3000mm/min，粉末沉積率為(52.24?82.67)g/min，獲得了無裂紋的金屬陶瓷復合涂層。
[0007]本發(fā)明的特點是:通過引入高頻感應加熱器，激光熔覆的效率得到大大提高，其顯著的優(yōu)點如下:感應加熱裝置尺寸小，開啟迅速，可取代體積大、起動和關閉時間較長、效率低的加熱爐；被加熱的工件不需要同感應器接觸，加熱時間短，裝卸方便，而且可以對工件進行實時加熱并同時進行激光熔覆，比傳統(tǒng)激光熔覆的效率高廣5倍；可對需要加熱的區(qū)域精確定位，而不必對工件進行整體加熱，因此對工件尺寸與形狀無限制對于修復大尺寸工件如大型軋輥、曲軸等優(yōu)勢十分明顯，應用前景十分廣闊。該方法不僅可使熔覆效率大大提高而且獲得了無裂紋的金屬陶瓷復合涂層，為提高熔覆效率與消除熔覆層的裂紋開辟了一種新的途徑，使激光熔覆金屬陶瓷復合涂層技術走出實驗室，實現(xiàn)工業(yè)化應用指日可待。
【具體實施方式】
[0008]一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，其特征是:本發(fā)明提出了激光感應復合快速熔覆的新方法，其基本原理是倫茲定律，即隨時間變化的電磁場會形成渦流，根據(jù)焦爾效應，渦流可以產(chǎn)生熱。因此，利用高頻感應加熱線圈在工件表面產(chǎn)生的集膚效應，可使工件表面的溫度只需幾秒鐘就可達到紅熱狀態(tài)，然后將激光束定位到感應加熱區(qū)，實現(xiàn)激光熱源與感應加熱源的復合，同時快速進行激光熔覆。
[0009]激光感應復合快速熔覆裝置主要包括:數(shù)控面板、激光器、激光熔池、送粉器數(shù)控機床、基板、導磁體、高頻感應加熱器、專用感應加熱線圈等。
[0010]具體工藝:將待加工的金屬零件A3板放在基板上，熔覆金屬陶瓷粉末為粉末為Ν?60Α+ 20 % WC的復合粉末，按比例配好裝入送粉器。，使用激光感應復合快速熔覆裝置進行激光感應復合快速熔覆時，打開高頻感應加熱器，預熱待加工的金屬零件。激光掃描速度3000mm/min，粉末沉積率為(52.24?82.67) g/min，獲得了無裂紋的熔覆層寬度為(3?5)_，厚度為(0.6?1.2) _的金屬陶瓷復合涂層，經(jīng)檢測沒有氣孔與裂紋。
【主權項】
1.一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，其特征是:提出了激光感應復合快速熔覆的新方法，利用高頻感應加熱線圈在工件表面產(chǎn)生的集膚效應，可使工件表面的溫度只需幾秒鐘就可達到紅熱狀態(tài)，然后將激光束定位到感應加熱區(qū)，實現(xiàn)激光熱源與感應加熱源的復合，同時快速進行激光熔覆。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，其特征是:激光感應復合快速熔覆裝置主要包括:數(shù)控面板、激光器、激光熔池、送粉器數(shù)控機床、基板、導磁體、高頻感應加熱器、專用感應加熱線圈等。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法，其特征是:具體工藝:將待加工的金屬零件放在基板上，熔覆金屬陶瓷粉末按比例配好裝入送粉器，使用激光感應復合快速熔覆裝置進行快速熔覆時，打開高頻感應加熱器，預熱待加工的金屬零件，控制激光掃描速度3000mm/min，粉末沉積率為(52.24?82.67) g/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬陶瓷復合涂層的激光熔覆的新方法。其技術方案是：提出了激光感應復合快速熔覆的新方法，利用高頻感應加熱線圈在工件表面產(chǎn)生的集膚效應，可使工件表面的溫度只需幾秒鐘就可達到紅熱狀態(tài)，然后將激光束定位到感應加熱區(qū)，實現(xiàn)激光熱源與感應加熱源的復合，同時快速進行激光熔覆。本發(fā)明的特點是：通過引入高頻感應加熱器，激光熔覆的效率得到大大提高，可對需要加熱的區(qū)域精確定位。該方法不僅可使熔覆效率大大提高而且獲得了無裂紋的金屬陶瓷復合涂層，為提高熔覆效率與消除熔覆層的裂紋開辟了一種新的途徑，使激光熔覆金屬陶瓷復合涂層技術走出實驗室，實現(xiàn)工業(yè)化應用指日可待。
【IPC分類】C23C24-10
【公開號】CN104694918
【申請?zhí)枴緾N201310657404
【發(fā)明人】馬文超
【申請人】青島平度市舊店金礦
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日