一種高鉻鑄鐵輥套復合碳化鎢的熔覆方法技術

本發明專利技術公開了一種高鉻鑄鐵輥套復合碳化鎢的熔覆方法，屬于激光熔覆領域。本發明專利技術包括以下步驟：步驟1、進行超聲波和著色探傷處理；步驟2、輥套熔覆前整體預熱至200～300℃；步驟3、鎳基粉末與球形碳化鎢粉按一定比例混合制成球形碳化鎢復合鎳基粉末；步驟4、采用球形碳化鎢復合鎳基粉末熔覆送粉，激光功率選擇3.5～4.2kW，掃描速度500～700mm/min，光斑直徑為3～5mm，熔覆層總厚度為3～5mm；步驟5、熔覆完畢后充分保溫10～15小時，降溫后磨削修磨。本發明專利技術采用同步激光熔覆方法，把鎳基合金粉末與碳化鎢結合后對高鉻鑄鐵熔覆，熔覆層硬度高，耐磨性好；而且過渡區基體與熔覆材料相互熔合，結合強度高，不易剝落，延長了使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光熔覆
，更具體地說，涉及。
技術介紹
立磨是一種理想的大型粉磨設備，廣泛應用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業。立磨輥套是立磨的核心部件和易磨損件，高鉻鑄鐵目前廣泛采用的一類材質，提高其耐磨損性能是用戶的迫切需求。為了解決磨損問題，常采用堆焊方式進行表面修復，但一般的堆焊要對整個工件棍面進行退火后再車削、堆焊，存在較大熱應力，同時會存在輥面剝落現象。經過檢索，發現有采用激光熔覆技術進行表面修復處理的，如中國專利申請號:201310499620.X，申請日:2013年10月23日，專利技術創造名稱為:低鎳鉻無限冷硬鑄鐵乳輥激光表面合金化的合金粉末及合金化處理工藝，該申請案公開了一種低鎳鉻無限冷硬鑄鐵乳輥激光表面合金化的合金粉末及合金化處理工藝，其中合金粉末包括:1(:、1^、附、(>、(:0、S1、Mo、Y203粉末組成。本專利技術還提供了一種合金粉末化處理工藝，該工藝包括將待處理乳輥表面打磨除銹、用有機溶劑去除表面油污，將前述合金粉末與清漆乙醇溶液混合，將所得的混合液均勻噴涂在乳輥待處理工作面，風干后采用激光對乳輥表面進行掃描，使合金粉末和乳輥表層熔化混合，形成激光合金化層等步驟。又如中國專利申請號:201510601351.2，申請日:2015年9月14日，該申請案公開了一種激光熔覆碳化鎢陶瓷顆粒增強金屬基涂層，其包括合金粉末，合金粉末包括摩爾之比為2:1的鎢粉、石墨，合金粉末還包括還原鐵粉、鉻粉、鎳粉、硼粉、硅粉和銅粉;進一步的優選合金粉末的成分及百分質量比分別為:鎢粉55?60%、石墨7?9%、還原鐵粉23?30%、鉻粉0?3 %、鎳粉2?6 %、硼粉0.3?1 %、硅粉0.4?1 % ;該申請案還公開了激光熔覆碳化鎢陶瓷顆粒增強金屬基涂層的加工方法，通過激光熔覆原位合成技術成功制備了碳化鎢顆粒增強相來增強鐵基復合材料，涂層與基體之間有一過渡層。對于高鉻鑄鐵，自身硬度高，其表面進行激光熔覆的工藝難度極大，只有過渡區的強度足夠大，才能保證輥套在使用過程中熔覆層不會脫落，上述專利方案均是采用碳化鎢合金粉末進行激光熔覆，雖然也能在立磨輥套上進行熔覆使用，但是結合強度不高，難以形成強度較高的結合層，使用壽命短。
技術實現思路
1.專利技術要解決的技術問題本專利技術的目的在于克服現有技術中高鉻鑄鐵激光熔覆時結合強度不高的不足，提供了，本專利技術的技術方案，采用同步激光熔覆方法，把鎳基合金粉末與碳化鎢結合后對高鉻鑄鐵熔覆，熔覆層硬度高，耐磨性好;而且過渡區基體與熔覆材料相互熔合，結合強度高，不易剝落，延長了使用壽命。2.技術方案為達到上述目的，本專利技術提供的技術方案為:本專利技術的，包括以下步驟:步驟1、對待修復的輥套用手工打磨或機加工方式去除裂紋和疲勞層，然后進行超聲波和著色探傷；步驟2、輥套熔覆前整體預熱至200?300°C;步驟3、選擇所要使用的球形碳化媽復合鎳基粉末，鎳基粉末與球形WC粉末按重量百分比為2?2.2:2.8?3.3的比例攪拌混合，且兩種粉末均采用氬氣保護氣霧化制造工藝加工；步驟4、采用二氧化碳橫激光束進行熔覆，對熔池進行惰性氣體保護，采用球形碳化鎢復合鎳基粉末熔覆送粉，激光功率選擇3.5?4.2kW，掃描速度500?700mm/min，光斑直徑為3?5mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為30?50%，采用螺旋差補法進行熔覆，熔覆層厚度為0.6?0.8mm;經多次熔覆，使熔覆層總厚度為3?5mm;步驟5、熔覆完畢后充分保溫10?15小時，降溫后磨削修磨。作為本專利技術更進一步的改進，步驟2中所述預熱是采用兩組10kW履帶加熱器均勻加熱，周圍用20?40_厚的保溫棉覆蓋以減少散熱。作為本專利技術更進一步的改進，步驟3所述的鎳基粉末中各成分及重量百分比為:C0.6?1.0%，Cr 13?16%，Si 3.0?4.5%，W 2.8?3.2%，Fe 13?16%，B 3.0?4.0%，Ni余量。作為本專利技術更進一步的改進，所述鎳基合金粉末的粒度為100?325目。作為本專利技術更進一步的改進，步驟4所述惰性氣體為氬氣，所述熔覆送粉是采用氬氣保護氣載專用送粉器送置粉末到激光熔池中。本專利技術的鎳基合金粉末中，B可以細化組織，不僅能提升強度，還可以增加強度和韌性;適量的Si可以提高熔覆金屬的流動性，由于激光熔覆快速熔化、快速凝固的特點，熔覆金屬來不及分散便開始凝固，增加一定量的Si可改善恪覆金屬的分布;B和Si可以作為恪池脫氧劑，除去熔池中氧元素，提高金屬流動性增加潤濕性，能夠起到固溶強化和彌散強化作用，增加自熔成渣性，提高熔敷層的硬度和耐磨性;Ni元素在合金中熔點較低，能夠很好的改善基體和熔敷層之間的潤濕性，并且能降低合金的熱膨脹系數，減少復合材料中裂紋出現，提高熔敷層的韌性;Gr具有固溶強化作用，容易與C、B形成GrC、GrB硬質相從而提高合金硬度和耐磨性。碳化鎢具有高硬度和高耐磨性，鎳基合金和碳化鎢混合是可改善粉末的可熔覆性，使碳化鎢分布均勻，提高熔覆層的塑韌性。由于高鉻鑄鐵硬度大，難以熔覆，一方面采用較大的激光功率，因為激光功率較大時，基體的稀釋率較大，合金熔體的流動性好，熔覆層表面平整、成形較好；另一方面，將球形碳化鎢粉末與鎳基合金粉末按照2:3的比例混合，在激光熔覆時，鎳基合金可增加碳化鎢的流動性，使其彌散分布在熔覆池中，能夠與基材很好的結合，在增加耐磨性的同時增加了結合強度。此外，還需要配合適宜的激光熔覆工藝參數，激光功率選擇3.8kW，掃描速度600mm/min，光斑3.5mm，搭接率45%，該參數與上述的2:3比例混合的球形碳化媽復合鎳基粉末配合進行激光熔覆時，可達到較為理想的熔覆效果。此外，掃描速度過小時，液態熔池停留時間較長，某些元素高溫下發生氧化而產生的氣體能夠充分浮出熔池，因而氣孔非常少;掃描速度過大時，液態熔池停留時間較短，氣體在熔融狀態時來不及逸出，留在熔覆層中便成為氣孔;在3.5?4.2kW的高激光功率下，采用500?700mm/min的掃描速度較為適宜，能夠使熔覆層與基體較好的結合。3.有益效果采用本專利技術提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果:(1)本專利技術的，采用氬氣保護氣載專用送粉器送置粉末到激光熔池中，送粉均勻性好，且利用鎳基合金中B和Si提高金屬流動性，增加潤濕性，使各材料在熔池中分布均勻，細化晶粒；(2)本專利技術的，把鎳基合金粉末與碳化鎢按照一定比例混合，提高了碳化鎢的流動性，使其在熔覆層均勻分布;采用同步激光熔覆方法，一方面提高了熔覆層與高鉻鑄鐵材料的結合強度，不易剝落;另一方面增強了輥套的表面硬度，提高了耐磨性。【附圖說明】圖1為本專利技術中激光熔覆區的金相圖；圖2為本專利技術中激光熔覆區和基材交界處的金相圖；圖3為本專利技術中基材的金相圖。【具體實施方式】為進一步了解本專利技術的內容，結合實施例對本專利技術作詳細描述。實施例1本實施例的，包括以下步驟:步驟1、對待修復的輥套用手工打磨或機加工方式去除裂紋和疲勞層，然后進行超聲波和著色探傷，確保無裂紋和疲勞層。步驟2、輥套熔覆前采用兩組10kW履帶加熱器均勻加熱，周圍用40mm厚的保溫棉覆蓋以減少散熱，整體預熱至200°C。步驟3當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高鉻鑄鐵輥套復合碳化鎢的熔覆方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、對待修復的輥套用手工打磨或機加工方式去除裂紋和疲勞層，然后進行超聲波和著色探傷；步驟2、輥套熔覆前整體預熱至200～300℃；步驟3、選擇所要使用的球形碳化鎢復合鎳基粉末，鎳基粉末與球形WC粉末按重量百分比為2～2.2：2.8～3.3的比例攪拌混合，且兩種粉末均采用氬氣保護氣霧化制造工藝加工；步驟4、采用二氧化碳橫激光束進行熔覆，對熔池進行惰性氣體保護，采用球形碳化鎢復合鎳基粉末熔覆送粉，激光功率選擇3.5～4.2kW，掃描速度500～700mm/min，光斑直徑為3～5mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為30～50％，采用螺旋差補法進行熔覆，熔覆層厚度為0.6～0.8mm；經多次熔覆，使熔覆層總厚度為3～5mm；步驟5、熔覆完畢后充分保溫10～15小時，降溫后磨削修磨。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文華，黃榮剛，蔡德明，
申請(專利權)人：安徽昱工機電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34