本發(fā)明涉及激光熔覆領(lǐng)域，尤其涉及一種激光熔覆修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、再制造技術(shù)是循環(huán)使用的高級形式，不僅僅是制造產(chǎn)業(yè)的延伸，也是實現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展、先進制造的主要途經(jīng)之一。

2、電機端蓋在服役過程中易發(fā)生摩擦磨損、腐蝕及疲勞等失效，嚴重影響電機的正常運行。目前對于電機端蓋軸承室磨損情況一般都做報廢處理。

3、激光熔覆技術(shù)作為再制造常用的技術(shù)，利用高能量密度的激光輻照工件表面，通過添加合適的熔覆材料，使之與工件基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料實現(xiàn)冶金結(jié)合的表面涂層，從而在恢復(fù)工件幾何尺寸的同時，顯著改變工件表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。熔覆層與基體為冶金結(jié)合、熱影響小、加工效率高，后加工簡單方便，適用于電機轉(zhuǎn)軸、端蓋的再制造研究。

4、目前電機發(fā)現(xiàn)端蓋出現(xiàn)軸承室磨損時，一般都做報廢處理?，F(xiàn)有技術(shù)中，也有些端蓋軸承室磨損后做一些常規(guī)的修復(fù)方法，但是表面耐磨、耐腐蝕性能較差，達不到使用要求，恢復(fù)后很難長時間服役。

5、現(xiàn)有技術(shù)中，公開號為cn102031519a的發(fā)明專利申請公開了一種圓盤剪刃的激光熔覆修復(fù)工藝，包括：步驟一：備料：準備修復(fù)合金粉末和強化合金粉末；步驟二：剪刃表面預(yù)處理：步驟2.1)清洗所述剪刃表面；步驟2.2)干燥所述剪刃表面；步驟三：激光熔覆修復(fù)層：使用所述修復(fù)合金粉末，在所述修復(fù)區(qū)域激光熔覆形成所述修復(fù)層；步驟四：機械加工強化區(qū)域：在所述剪刃表面和/或所述修復(fù)區(qū)域上機械加工出所述強化區(qū)域；步驟五：激光熔覆強化層：使用所述強化合金粉末，在所述強化區(qū)域激光熔覆形成所述強化層。沒有修復(fù)后的檢驗,無法確認修復(fù)后的強化層滿足工件使用要求。該方案采用的激光熔覆修復(fù)磨損離心風機軸承座，但未對軸承座激光修復(fù)的熔覆材料選擇評判標準、激光熔覆工藝參數(shù)選擇進行說明。

6、申請?zhí)枮閏n107414249b的發(fā)明專利申請公開了一種用于電機端蓋軸承室的堆焊修復(fù)方法，采用堆焊的方式對電機端蓋軸承室進行修復(fù)。該方案采用堆焊的方式修復(fù)電機端蓋，但是堆焊的熱影響區(qū)較大，工件的變形量大。

7、綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)中直接更換電機磨損端蓋成本較高，采用堆焊或其他方法修復(fù)端蓋則達不到端蓋的使用的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種激光熔覆修復(fù)方法，使修復(fù)后的部件達到使用要求，避免冷熱裂紋的開裂傾向性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種激光熔覆修復(fù)方法，包括準備激光熔覆粉末，對待修復(fù)部件進行激光熔覆，得到熔覆層，所述熔覆層的韌性為所述待修復(fù)部件的1.1～1.3倍；

4、所述激光熔覆粉末的抗拉強度滿足所述待修復(fù)部件抗拉強度的要求，所述激光熔覆粉末的彈性模量為所述待修復(fù)部件彈性模量的0.9～1.1倍，所述激光熔覆粉末的熱膨脹系數(shù)為所述待修復(fù)部件熱膨脹系數(shù)的0.9～1.1倍，所述激光熔覆粉末的屈服強度為所述待修復(fù)部件應(yīng)力的0.9～1.1倍。

5、在恢復(fù)待修復(fù)部件幾何尺寸的同時設(shè)計一個優(yōu)于基體韌性的熔覆層，讓焊接應(yīng)力向熔覆層傳導(dǎo)，避免冷熱裂紋的開裂傾向性。

6、根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以對本發(fā)明作進一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

7、所述待修復(fù)部件包括電機端蓋或電機支撐部件,這些部件在運用中也會因為摩擦、振動、腐蝕等因素，易出現(xiàn)尺寸不符合要求的情況。

8、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述待修復(fù)部件為電機端蓋，所述激光熔覆粉末的屈服強度為所述電機端蓋軸承室處的應(yīng)力的0.9～1.1倍。

9、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述激光熔覆粉末包括以下重量百分比的成分:c0.25％～0.35％、mn0.35～0.45％、si0.2％～0.4％、cr2％～4％、mo0.1％～0.5％、ni3～8％、余量為fe。

10、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述激光熔覆粉末包括以下重量百分比的成分:c0.25％～0.3％、mn0.4～0.45％、si0.2％～0.3％、cr3％～4％、mo0.3％～0.5％、ni3～6％、余量為fe。

11、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述激光熔覆的工藝參數(shù)為激光功率1900～2100w，掃描速度5～7mm/s，送粉速率4～6g/min，光斑大小2.5～7mm，保護氣體為氬氣。

12、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述激光熔覆的工藝參數(shù)為激光功率1900～2000w，掃描速度5～6mm/s，送粉量4～5g/min，光斑大小5～7mm，保護氣體為氬氣。

13、激光熔覆工藝參數(shù)包括激光功率、掃描速度、送粉速率、偏移量、光斑大小等。其中，激光功率、掃描速度及光斑直徑對熔覆層質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。激光功率過大，粉末迅速熔化，某些元素氣化，涂層成分不均勻、并產(chǎn)生缺陷；激光功率較小，部分粉末無法及時融化。

14、掃描速度較小，激光作用時間相對增加，有充足的時間與基體發(fā)生熱交換與氣體外溢，涂層的致密性提高；掃描速度過小，局部液相過多產(chǎn)生殘渣，平整度會隨著掃描速度的降低而變差。光斑的大小程度與激光能量密度呈現(xiàn)反向相關(guān)關(guān)系—光斑小，激光能量密度大，則能量集中，熔融強度大，但是其生產(chǎn)能力和效率相對下降；反之，光斑大，能量密度小，能量強度弱，熔融強度弱，融化反應(yīng)不強。而當光斑變形時，若是橢圓形出現(xiàn)，則對激光熔覆實驗效果產(chǎn)生不利影響。由此為確保熔覆的正常運行，光斑直徑應(yīng)保持在2.5～7mm范圍閾值內(nèi)，保護氣體是氬氣。

15、在其中一個優(yōu)選的實施例中，激光熔覆采用同步送粉方式，按照送粉方式的不同又可分為預(yù)置送粉和同步送粉。預(yù)置送粉是將待熔覆的合金粉末材料預(yù)先覆蓋在基材表面，然后使用激光束在合金預(yù)覆層表面掃描。同步送粉是采用專門的輸送器將合金粉末直接送入激光作用區(qū)，粉末到達熔區(qū)前先經(jīng)過光束，加熱到紅熱狀態(tài)，落入熔區(qū)后隨即融化，隨基材和粉末送入形成合金熔覆層。相較預(yù)置送粉，同步送粉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粉末利用率高，粉末經(jīng)過預(yù)熱，熔覆質(zhì)量好，通用性強。

16、在其中一個優(yōu)選的實施例中，激光熔覆前還包括以下步驟：

17、a、清洗待修復(fù)部件，測量尺寸，確定磨損部位和磨損量；

18、b、對a中清洗后的待修復(fù)部件進行探傷檢測，方便對其進行失效分析和壽命分析；

19、c、根據(jù)a中待修復(fù)部件磨損量，加工去除疲勞層0.5-1mm。

20、疲勞層去除過淺會影響熔覆層和基體的結(jié)合質(zhì)量，去除過深，將造成激光熔覆資源的浪費，疲勞層去除后清洗干凈作為激光熔覆的加工面。

21、在其中一個優(yōu)選的實施例中，激光熔覆前還包括以下步驟：

22、完成待修復(fù)部件激光熔覆后，按照待修復(fù)部件要求尺寸對端蓋進行機加工，加工到圖紙尺寸要求，包括粗糙度、尺寸公差滿足要求；

23、對加工后的待修復(fù)部件進行尺寸檢測；

24、對完成尺寸檢測合格后的待修復(fù)部件進行滲透探傷檢測，確認表面無裂紋。

25、本發(fā)明方法主要是基于激光熔覆技術(shù)對電機磨損端蓋進行修復(fù)，通過對標電機端蓋的技術(shù)要求，采用仿真分析端蓋應(yīng)力情況，通過從端蓋材質(zhì)的機械性能、彈性模量等參數(shù)進行匹配，選擇合適的激光熔覆粉末、激光設(shè)備和熔覆工藝參數(shù)，并對選定的激光熔覆工藝參數(shù)進行金相試驗、拉伸試驗、剪切試驗的驗證，確認修復(fù)后的電機端蓋滿足技術(shù)使用要求。

26、本發(fā)明包括以下關(guān)鍵點：

27、1、本發(fā)明應(yīng)用于電機端蓋軸承室尺寸超差的修復(fù)；

28、2、該方法中的產(chǎn)品是電機端蓋，可擴展應(yīng)用至轉(zhuǎn)軸等電機支撐部件；

29、3、本發(fā)明中對電機端蓋軸承室尺寸超差不做硬性規(guī)定，從幾個μ到幾百個μ之間都可以；

30、4、本發(fā)明中對激光設(shè)備的選擇不做硬性規(guī)定，只要激光頭可以滿足伸進端蓋軸承室修復(fù)要求，可以是旁軸送粉也可以是同軸送粉；

31、5、本發(fā)明中對于端蓋修復(fù)合格指標是通過仿真分析模擬實際運行工況確定；

32、6、本發(fā)明是利用了激光熔覆技術(shù)進行修復(fù)，通過對標端蓋的機械性能和材料特性，篩選合適的激光熔覆粉末，后續(xù)修復(fù)其他材質(zhì)的端蓋等電機支撐部件也可采用類似方法進行粉末選型；

33、7、本發(fā)明通過采用試件驗證，對試件進行金相檢測、拉伸試驗、剪切試驗來選擇確認激光熔覆粉末；

34、8、本發(fā)明中激光熔覆粉末確認后，通過采用正交試驗來選擇確認合適的激光熔覆工藝參數(shù)；

35、9、本發(fā)明中實物修復(fù)合格后，采用滲透探傷檢測確認端蓋修復(fù)后無裂紋，也可以采用超聲波等其他探傷檢測手段進行檢測。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

37、1、本發(fā)明的方法使修復(fù)后的部件達到使用要求，避免冷熱裂紋的開裂傾向性；

38、2、本發(fā)明的理論依據(jù)成熟充分，經(jīng)過長期的實踐證明有效可靠；

39、3、本發(fā)明的實施能夠修復(fù)電機端蓋軸承室尺寸超差的質(zhì)量問題，有效降低檢修成本；

40、4、本發(fā)明的實施不會損傷電機端蓋表面其他部件的質(zhì)量；