一種中空構(gòu)件的熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光熔覆方法技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種中空構(gòu)件的熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中空構(gòu)件大體包括孔類和中空構(gòu)件類構(gòu)件等，無論地上敷設(shè)還是地下敷設(shè)的中空 構(gòu)件，均存在腐蝕、磨損等失效現(xiàn)象?？最悩?gòu)件普遍存在于各類設(shè)備，其主要用途為通氣、導(dǎo) 流、連接；中空構(gòu)件類構(gòu)件主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長(zhǎng)距離輸送石油和天然氣、農(nóng) 業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中，用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。
[0003] 孔類構(gòu)件如液壓支架立柱缸體等內(nèi)孔部件，其內(nèi)孔磨損、腐蝕等損傷會(huì)造成重大 的安全隱患和財(cái)產(chǎn)損失；中空構(gòu)件類構(gòu)件如海底石油管道，其腐蝕、磨損等損傷會(huì)造成天然 氣和原油泄漏，不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)帶來環(huán)境污染。
[0004] 國(guó)內(nèi)激光技術(shù)發(fā)展迅猛，利用激光熔覆技術(shù)在構(gòu)件的外表面形成熔覆層，既可以 提高構(gòu)件的耐磨損、耐腐蝕性能，又可以對(duì)存在磨損、腐蝕的構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)。但是，中空構(gòu)件 的內(nèi)部空間有限，并且其截面形狀不規(guī)則，現(xiàn)有的激光器和熔覆工藝不能實(shí)現(xiàn)對(duì)中空構(gòu)件 的內(nèi)表面熔覆，阻礙了激光技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。如何對(duì)中空構(gòu)件的內(nèi)表面進(jìn)行激光熔覆，是 一項(xiàng)值得研究的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了 一種中空構(gòu)件的熔覆方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種中空構(gòu)件的熔覆方法，在待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面熔覆合金粉末，得到熔覆 層。
[0008] 進(jìn)一步，所述熔覆層的熔覆方式為緊密螺旋熔覆、疏松螺旋熔覆或直鋪熔覆。
[0009] 進(jìn)一步，所述熔覆層的熔覆方法為：
[0010] (1)將所述待加工中空構(gòu)件固定在工裝上，將激光頭置于所述待加工中空構(gòu)件內(nèi) 部，并且激光頭在待加工中空構(gòu)件的主軸方向上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所述激光頭上設(shè)置有除煙裝置 和送粉裝置；
[0011] (2)采用同步送粉方式，在待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面熔覆合金粉末，得到熔覆層。
[0012] 進(jìn)一步，在所述恪覆過程中，對(duì)所述待加工中空構(gòu)件的外表面，同步進(jìn)行散熱處 理，所述散熱處理的方法為：
[0013] 在所述待加工中空構(gòu)件的外表面設(shè)置冷氣源，所述冷氣源與激光頭同步進(jìn)給，對(duì) 激光頭熔覆后的中空構(gòu)件進(jìn)行降溫，所述冷氣源的壓強(qiáng)為5_20bar，輸出冷空氣溫度為0-8 °C，進(jìn)氣量為 0 · 7-1 · 2m3/min。
[0014] 進(jìn)一步，所述緊密螺旋熔覆采用多道搭接的方式進(jìn)行，其適用于橫截面為圓形的 待加工中空構(gòu)件，具體熔覆方法為：
[0015] (1)所述工裝勻速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述待加工中空構(gòu)件，圍繞待加工中空構(gòu)件的主軸勻 速旋轉(zhuǎn)，在所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向的一個(gè)進(jìn)給工步中，激光頭逐步熔覆 合金粉末，形成圍繞待加工中空構(gòu)件內(nèi)表面、首尾相搭接的第N道熔覆條；
[0016] (2)所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)進(jìn)給工步，在第N道熔覆條 的側(cè)面，逐步搭接熔覆合金粉末，形成圍繞待加工中空構(gòu)件內(nèi)表面、首尾相搭接的第N+1道 熔覆條，且第N、N+1道熔覆條的搭接率為30%-50% ;
[0017] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟(2)，直至熔覆條將所述待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面完全覆蓋，得 到熔覆層。
[0018] 所述緊密螺旋熔覆方式可以一次成形，熔覆層表面平整、均勻，有效提高工作效 率，所述工裝旋轉(zhuǎn)速度為6-lOmm/s。
[0019] 進(jìn)一步，所述疏松螺旋熔覆采用周期性搭接的方式進(jìn)行，其適用于橫截面為圓形 的待加工中空構(gòu)件，具體熔覆方法為：
[0020] (1)所述工裝勻速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述待加工中空構(gòu)件，圍繞待加工中空構(gòu)件的主軸勻 速旋轉(zhuǎn)，在所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，激光頭自所述待加工 中空構(gòu)件內(nèi)表面的一端熔覆到另一端，得到第N道熔覆條；
[0021] (2)所述激光頭復(fù)位并沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在第N道熔覆條的 側(cè)面，激光頭自所述待加工中空構(gòu)件的一端搭接熔覆到另一端，得到第N+1道熔覆條，且第 1肝1道熔覆條的搭接率為30%-50%;
[0022] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟(2)，直至熔覆條將所述待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面完全覆蓋，得 到所述熔覆層，且同一熔覆條的螺距應(yīng)不小于激光光斑直徑。
[0023] 所述疏松螺旋熔覆方式可以有效降低熔覆熱量對(duì)待加工中空構(gòu)件的影響，采用周 期性搭接，最終實(shí)現(xiàn)多道搭接，保證熔覆成形的均勻性，所述工裝旋轉(zhuǎn)速度為6-10mm/ S。
[0024] 進(jìn)一步，所述待加工中空構(gòu)件的橫截面為圓形時(shí)，采用所述直鋪熔覆方式熔覆合 金粉末的具體方法為：
[0025] (1)所述工裝帶動(dòng)待加工中空構(gòu)件圍繞待加工中空構(gòu)件的主軸旋轉(zhuǎn)，在所述激光 頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向的一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，激光頭自所述待加工中空構(gòu)件內(nèi)表面 的一端熔覆到另一端，得到第N道熔覆條，所述工裝旋轉(zhuǎn)與激光器的步距移動(dòng)同步，且所述 工裝旋轉(zhuǎn)幅度與激光器的步距移動(dòng)幅度相同；
[0026] (2)所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向復(fù)位，并在第N道熔覆條的側(cè)面，自 所述待加工中空構(gòu)件的一端搭接熔覆到另一端，形成第N+1道熔覆條，且第N、N+1道熔覆條 的搭接率為30 %-50 %;
[0027] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟(2)，直至熔覆條將所述待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面完全覆蓋，得 到熔覆層。
[0028] 進(jìn)一步，所述待加工中空構(gòu)件的橫截面為多邊形時(shí)，采用所述直鋪熔覆方式熔覆 合金粉末的具體方法為：
[0029] (1)在所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向的一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，激光頭自所 述待加工中空構(gòu)件內(nèi)表面的一端熔覆到另一端，得到第N道熔覆條；
[0030] (2)所述激光頭沿待加工中空構(gòu)件的主軸方向復(fù)位，并在第N道熔覆條的側(cè)面，自 所述待加工中空構(gòu)件的一端搭接熔覆到另一端，形成第N+1道熔覆條，且第N、N+1道熔覆條 的搭接率為30 %-50 %;
[0031 ] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟(2)，直至熔覆條將同一平面完全覆蓋；
[0032] (4)所述工裝帶動(dòng)待加工中空構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，促使激光頭位于另一平面處；
[0033] (5)重復(fù)進(jìn)行步驟（1)-(4)，直至熔覆條將所述待加工中空構(gòu)件的內(nèi)表面完全覆 蓋，得到熔覆層。
[0034] 所述直鋪熔覆方式有效降低熔覆熱量對(duì)待加工中空構(gòu)件的影響，操作便捷，工作 效率高，采用周期性搭接，最終實(shí)現(xiàn)多道搭接，保證熔覆成形的均勻性。
[0035] 進(jìn)一步，所述合金粉末包括以下配方組份:C: 0.02-0.06份、Mo :8-12份、Ni :31.2-35 份、Fe:0.85-1.2 份、Μη:0·4-1·8 份、Cr:20-24份、51:0.4-0.8份、他：3.5-4份。
[0036] 進(jìn)一步，激光器的線速度為480-750mm/min，功率為6500-8000W，送粉速度為10-358/1^11，載流氣體量為1-15171^11，步距為激光光斑直徑的1/3-1/2。
[0037]本發(fā)明的有益效果是：
[0038] 1、本發(fā)明采用緊密螺旋熔覆、疏松螺旋熔覆或直鋪熔覆，在待加工中空構(gòu)件內(nèi)表 面形成熔覆層，可以有效地提高中空構(gòu)件的耐腐蝕性和耐磨損性，延長(zhǎng)中空構(gòu)件的使用壽 命。
[0039] 2、本發(fā)明適用于各種橫截面形狀的待加工中空構(gòu)件，具有適用范圍廣的特點(diǎn)，顯 著提高了對(duì)中空構(gòu)件內(nèi)表面進(jìn)行激光熔覆的可操作性。
[0040] 3、本發(fā)明在熔覆過程中，同步進(jìn)行散熱和除煙操作，可以有效避免部分中空構(gòu)件 溫度急劇升高，及時(shí)吸附熔覆過程中產(chǎn)生的煙霧，有助于提高熔覆層的質(zhì)量，防止熔覆層開 裂和變形，成品率高，工作效率高。
[0041] 4、本發(fā)明對(duì)激光器和送粉器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選設(shè)定，能夠保證合金粉末與中空 構(gòu)件內(nèi)表面形成有效的冶金結(jié)合，節(jié)省生產(chǎn)成本。
[0042] 5、本發(fā)明可以對(duì)工裝旋轉(zhuǎn)速度、激光頭的進(jìn)給頻率進(jìn)行編程，適應(yīng)企業(yè)高科技、自 動(dòng)化發(fā)展需要。
【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的緊密螺旋熔覆方式示意圖；
[0044] 圖2是本發(fā)明的疏松螺旋熔覆方式示意圖；
[0045] 圖3是本發(fā)明的直鋪熔覆方式示意圖；
[0046] 圖4(a)是本發(fā)明的試樣一進(jìn)行720h中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果圖；
[0047] (b)是本發(fā)明的試樣二進(jìn)行720h中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果圖；
[0048] (c)是本發(fā)明的試樣三進(jìn)行720h中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果圖；
[0049] (d)是本發(fā)明的試樣四進(jìn)行720h中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果圖。
[0050] 附圖中：中空構(gòu)件1、第N道熔覆條2、第N+1道熔覆條3。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，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