泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，包括：對(duì)機(jī)封軸套的耐磨蝕部位進(jìn)行表面處理；將經(jīng)過(guò)表面處理后的所述耐磨蝕部位利用鎳基復(fù)合粉末通過(guò)激光器進(jìn)行熔覆；所述鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下：C:0.5-1％、Cr：14-19％、Si：3.5-5％、B：3-4.5％、Cu：2-4％、Mo：2-4％、Fe：8-9％、CeO：0.3-0.5％、Ti：0.5-1％、W：2.5-3.5％以及Ni：余量；將經(jīng)過(guò)熔覆步驟后的所述機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工，檢測(cè)處理后即可。泵用機(jī)封軸套通過(guò)激光熔覆改性后，硬度可達(dá)到HRC72-76，耐磨損同時(shí)耐各種化工介質(zhì)的酸堿性腐蝕。
【專利說(shuō)明】泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆技術(shù)是一種涉及光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、材料、物理、化學(xué)等多門學(xué)科的跨學(xué)科高新技術(shù)。它由上個(gè)世紀(jì)60年代提出，并于1976年誕生了第一項(xiàng)論述高能激光熔覆的專利。進(jìn)入80年代，激光熔覆技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，結(jié)合CAD技術(shù)興起的快速原型加工技術(shù)，為激光熔覆技術(shù)又添了新的活力。
[0003]激光熔覆技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用面臨的主要問(wèn)題是:①激光熔覆技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚未完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要原因是熔覆層質(zhì)量的不穩(wěn)定性。激光熔覆過(guò)程中，加熱和冷卻的速度極快，最高速度可達(dá)1012°C /s.由于熔覆層和基體材料的溫度梯度和熱膨脹系數(shù)的差異，可能在熔覆層中產(chǎn)生多種缺陷，主要包括氣孔、裂紋、變形和表面不平度。②激光熔敷過(guò)程的檢測(cè)和實(shí)施自動(dòng)化控制。③激光熔覆層的開(kāi)裂敏感性，仍然是困擾國(guó)內(nèi)外研究者的一個(gè)難題，也是工程應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的障礙，雖然已經(jīng)對(duì)裂紋的形成擴(kuò)進(jìn)行了研究，但控制方法方面還不成熟。
[0004]為了使泵用機(jī)封軸套耐磨，現(xiàn)有技術(shù)主要有下述幾種方式:a，采用鑲硬質(zhì)合金套，如碳化硅或氮化硅；b，電鍍涂層；c，等離子滲氦。上述處理方式在一定程度上提高了機(jī)封軸套的耐磨性，但是都具有各自的缺陷。鑲硬質(zhì)合金套:軸套外圓表面打螺紋，螺紋處涂膠水，再鑲上硬質(zhì)合金套，由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫使之膠水氧化造成機(jī)械密封位松動(dòng)，使之失效。電鍍涂層:易剝落，硬度低不耐磨。等離子滲氮:硬度層太薄。
[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，有必要研究一種硬度高，耐磨損且抗酸堿腐蝕的泵用機(jī)封軸套。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)封軸套硬度低、不耐磨、不耐酸堿性腐蝕的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，包括:
[0009]對(duì)機(jī)封軸套的耐磨蝕部位進(jìn)行表面處理；
[0010]將經(jīng)過(guò)表面處理后的所述耐磨蝕部位利用鎳基復(fù)合粉末通過(guò)激光器進(jìn)行熔覆；其中輸出功率為1500-1800W，焦距為160-260mm，送粉量為5_20g/min，熔化溫度為1050-10800C ;所述鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下:C:0.5-1%, Cr:14-19%, Si:3.5-5%, B:3-4.5%, Cu:2_4%、Mo:2_4%、Fe:8_9%、CeO:0.3-0.5%, Ti:
0.5-1%, W:2.5-3.5% 以及 N1:余量；
[0011]將經(jīng)過(guò)熔覆步驟后的所述機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工，檢測(cè)處理后即可。[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述激光器的波長(zhǎng)為976nm。
[0013]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述激光器的掃描速度為0_12mm/s。
[0014]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鎳基復(fù)合粉末的顆粒度為:_150/+280。
[0015]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熔覆采用2-3層單道激光熔覆層。
[0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熔覆過(guò)程中使用的保護(hù)氣體為氦氣。
[0017]有益效果
[0018](I)本發(fā)明中的泵用機(jī)封軸套通過(guò)激光熔覆改性后，硬度可達(dá)到HRC72-76，耐磨損同時(shí)耐各種化工介質(zhì)的酸堿性腐蝕。
[0019](2)本發(fā)明的鎳基復(fù)合粉末的合金化是運(yùn)用Mo、Cr、Fe元素進(jìn)行奧氏體固溶強(qiáng)化；用Ti獲得金屬間化合物Y’相沉淀強(qiáng)化；添加B實(shí)現(xiàn)晶界強(qiáng)化；添加W可提高耐磨性；添加稀土元素提高溫抗氧性和腐蝕性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方案或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方案或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方案，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1本發(fā)明實(shí)施例1的工藝流程圖。
[0022]圖中圖標(biāo):
[0023]1-激光器、2-數(shù)控系統(tǒng)、3-熔覆層、4-數(shù)字?jǐn)z像頭、5-激光束、6-同軸自動(dòng)送粉器、7-保護(hù)氣體、8-熔覆厚度紅外探測(cè)器、9-基體、10-熔池、11-操作臺(tái)、12-同軸送粉工作頭。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025] 下述實(shí)施例中使用的設(shè)備均可在市場(chǎng)上購(gòu)買得到。本發(fā)明的改進(jìn)點(diǎn)在于激光熔覆方式與鎳基復(fù)合粉末的配合應(yīng)用。其中鎳基復(fù)合粉末為發(fā)明人本人經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，花費(fèi)大量精力才確定的最終配方。鎳基復(fù)合粉末的合金化是運(yùn)用Mo、Cr、Fe元素進(jìn)行奧氏體固溶強(qiáng)化；用Ti獲得金屬間化合物Y’相沉淀強(qiáng)化；添加B實(shí)現(xiàn)晶界強(qiáng)化；添加W可提高耐磨性；添加稀土元素提高溫抗氧性和腐蝕性。
[0026]實(shí)施例1
[0027]一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法(參見(jiàn)圖1所示)，包括:
[0028]步驟S1:對(duì)機(jī)封軸套的耐磨蝕部位進(jìn)行表面處理；具體為對(duì)需要激光熔覆改性的工件單邊切削加工成溝槽，溝槽深度為0.3-1.5mm ;使用丙酮清洗溝槽，去除表面的油污雜質(zhì)。
[0029]步驟S2:設(shè)備2000W高功率半導(dǎo)體激光器。[0030]將經(jīng)過(guò)步驟SI表面處理后的耐磨蝕部位利用鎳基復(fù)合粉末通過(guò)激光器進(jìn)行熔覆，熔覆采用2層單道激光熔覆層，熔覆過(guò)程中使用氦氣對(duì)熔池進(jìn)行保護(hù)；輸出功率為1500W,焦距為160mm，波長(zhǎng)為976nm，送粉量為5g/min，掃描速度為12mm/s，熔化溫度為1080 0C ；
[0031]其中鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下(鎳基復(fù)合粉末的顆粒度為:-150/+280):C:0.5%, Cr:19%, Si:5%, B:3%, Cu:2%, Mo:4%, Fe:9%, CeO:
0.5%, Ti:1%, W:3.5% 以及 N1:余量。
[0032]步驟S3:將經(jīng)過(guò)步驟S2熔覆步驟后的機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工。質(zhì)量檢測(cè):對(duì)熔覆后的機(jī)封軸套進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確認(rèn)所熔覆部位質(zhì)量達(dá)到使用要求。
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，包括:
[0035]步驟S1:對(duì)機(jī)封軸套的耐磨蝕部位進(jìn)行表面處理；具體為對(duì)需要激光熔覆改性的工件單邊切削加工成溝槽，溝槽深度為2-4mm ;使用丙酮清洗溝槽，去除表面的油污雜質(zhì)。
[0036]步驟S2:設(shè)備2000W高功率半導(dǎo)體激光器。
[0037]將經(jīng)過(guò)步驟SI表面處理后的耐磨蝕部位利用鎳基復(fù)合粉末通過(guò)激光器進(jìn)行熔覆，熔覆采用3層單道激光熔覆層，單層熔覆層的厚度為0.1-1mm(熔覆厚度根據(jù)掃描速度和送粉量控制)，熔覆過(guò)程中使用氦氣對(duì)熔池進(jìn)行保護(hù)；輸出功率為1800W，焦距為260mm，波長(zhǎng)為976nm，送粉量為20g/ min，熔化溫度為1050°C ；
[0038]其中鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下(鎳基復(fù)合粉末的顆粒度為:-150/+280):C:1%, Cr:14%, S1:3.5%, B:4.5%, Cu:4%, Mo:2%, Fe:8%, CeO:
0.3%, Ti:0.5%, W:2.5% 以及 N1:余量。
[0039]步驟S3:將經(jīng)過(guò)步驟S2熔覆步驟后的機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工。質(zhì)量檢測(cè):對(duì)熔覆后的機(jī)封軸套進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確認(rèn)所熔覆部位質(zhì)量達(dá)到使用要求。
[0040]實(shí)施例3
[0041]實(shí)施例3的過(guò)程與實(shí)施例1同，其區(qū)別如下:
[0042]熔覆過(guò)程中的工藝參數(shù):輸出功率為1600W，焦距為200mm，波長(zhǎng)為976nm，送粉量為15g/min，掃描速度為5mm/s，熔化溫度為1060°C。
[0043]鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下(鎳基復(fù)合粉末的顆粒度為:-150/+280):C:0.8%, Cr:16%,Si:4%,B:4%,Cu:3%,Mo:4%,Fe:9%,Ce0:0.4%,Ti:0.8%、W:3% 以及 N1:余量；
[0044]步驟S3:將經(jīng)過(guò)步驟S2熔覆步驟后的機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工。質(zhì)量檢測(cè):對(duì)熔覆后的機(jī)封軸套進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確認(rèn)所熔覆部位質(zhì)量達(dá)到使用要求。
[0045]本發(fā)明中的泵用機(jī)封軸套通過(guò)激光熔覆改性后，硬度可達(dá)到HRC72-76，耐各種化工介質(zhì)的酸堿性腐蝕。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，包括: 對(duì)機(jī)封軸套的耐磨蝕部位進(jìn)行表面處理； 將經(jīng)過(guò)表面處理后的所述耐磨蝕部位利用鎳基復(fù)合粉末通過(guò)激光器進(jìn)行熔覆；其中輸出功率為1500-1800W，焦距為160-260mm，送粉量為5_20g/min，熔化溫度為1050-1080°C ；所述鎳基復(fù)合粉末的化學(xué)組分及組分的質(zhì)量百分比如下:C:0.5-1%, Cr:14-19%, Si:3.5-5%, B:3-4.5%, Cu:2_4%、Mo:2_4%、Fe:8_9%、CeO:0.3-0.5%, Ti:0.5-1%, W:2.5-3.5%以及N1:余量； 將經(jīng)過(guò)熔覆步驟后的所述機(jī)封軸套進(jìn)行濕式磨加工，檢測(cè)處理后即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，其特征在于，所述激光器的波長(zhǎng)為976nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，其特征在于，所述激光器的掃描速度為0-12mm/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，其特征在于，所述鎳基復(fù)合粉末的顆粒度為:_150/+280。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆采用2-3層單道激光熔覆層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵用機(jī)封軸套耐磨蝕激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆過(guò)程中使用的保護(hù)氣體為氦氣。
【文檔編號(hào)】C22C19/05GK103981518SQ201410209149
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】謝長(zhǎng)國(guó) 申請(qǐng)人:杭州大冶激光科技有限公司