[發明專利]用于利用礦物顆粒激光熔覆物品的方法和系統

無效

• 申請號: 200980138264.0
• 申請日: 2009-10-06
• 公開（公告）號: CN102164701A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: G·D·布蘭肯希普;W·T·馬修斯;S·R·彼得斯;P·S·瓦倫
• 申請（專利權）人: 林肯環球股份有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K10/02;B23K15/00;B23K26/34;C23C24/10;C23C26/00;B23K26/14
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所 11269
• 代理人: 嚴慎

技術領域

本發明總地涉及用于激光熔覆金屬物品的方法和材料，并且更特殊地，涉及包括改進物品耐磨性的添加劑。

背景技術

金屬部件時常未能實現它們的預期用途，這不僅歸因于斷裂，還歸因于磨損和磨耗。磨損從尺寸方面和功能方面改變金屬部件。用于修復磨損的金屬部件的工藝是已知的，其中耐久材料被附著到磨耗的表面。激光熔覆是一種這樣的工藝。為了獲得改進的耐磨性和耐久性，制造部門還使用激光熔覆將硬材料附著到相對更軟的材料上。

在激光熔覆操作中，集中的能量束照射在給定物品的表面上來熔化材料的外層。然后粉末被噴射或沉積到顆粒與襯底結合的熔化的表面上。典型地，該粉末包括由鎳、鈷、鉻或其他金屬制成的熔覆顆粒。從而，耐磨性被改進。盡管如此，改性后的物品仍遭受磨損。所需要的是超過當前使用的熔覆材料的耐磨性來顯著地提高金屬物品的耐磨性的添加劑。本發明的主要目的是提供這樣的具有其各種伴隨益處的方案。

發明內容

在本發明的一個實施方案中，熔覆相關聯物品的方法包括引導具有充足能量的能量源，以熔化相關聯物品的至少部分以及將礦物粒料注入到該相關聯物品的該至少部分中的步驟，其中該礦物粒料可以是金剛石粒料或剛玉粒料。

在本發明的另一實施方案中，熔覆相關聯物品的方法包括提供和激活具有照射相關聯金屬物品的表面的能量束的激光，沿軌跡引導該激光從而在該相關聯金屬物品的表面上創建熔融池，以及將非金屬的晶體顆粒沉積到該熔融池中的步驟，其中所述非金屬的晶體顆粒可以是金剛石粒料或剛玉粒料。

在更進一步的實施方案中，本發明提供用于金屬熔覆的系統以及用以提高相關聯物品的耐磨性的顆粒(特別是金剛石顆粒)的使用。

本發明的進一步的方面，益處以及實施方案可從以下的描述，附圖以及權利要求書中推出。

附圖說明

圖1是依照本發明的實施方案，激光熔化圓狀物品的表面的立體圖。

圖2是依照本發明的實施方案，激光熔化平面物體的表面的立體圖，其中金剛石顆粒正被加入到襯底。

圖3是依照本發明的實施方案，將金剛石顆粒沉積到襯底中的激光熔覆工藝的側視圖。

圖3a是依照本發明的實施方案，使用焊接電源將金剛石顆粒沉積到襯底中的熔覆工藝的側視圖。

圖4是依照本發明的實施方案，被表面層覆蓋的數個耐磨顆粒(可以是金剛石顆粒)的立體圖。

圖5是依照本發明的實施方案，嵌入襯底層的耐磨顆粒的截面特寫圖。

圖6是依照本發明的實施方案的物品的示意圖，示出被施加的具有耐磨顆粒嵌入其中的熔覆材料。

圖7是依照本發明的實施方案，提高相關聯物品的耐磨特性的方法的框圖。

圖8是依照本發明的實施方案，激光熔覆相關聯金屬物品的方法的框圖。

具體實施方式

現參考附圖和描述，其中的示出和描述僅出于圖示說明本發明的實施方案的目的，而不是出于限制它們的目的。圖1描繪用于熔覆相關物品15的表面的能量源10。能量源10可以以各種形式中的任何形式來輸送能量，如從例如電流和/或以放大的光的形式的電磁輻射獲得。在一個實施方案中，能量源10是激光12，雖然如弧焊電源16的其他能量源可以被使用，而不背離本發明的實施方案意圖的覆蓋范圍。能量源10可以引導能量到物品15的表面上，從而熔化材料的外層。如隨后將被詳細討論的，接下來熔融池28于是被注入一種或更多種物質來提高物品15的耐磨性。在凝固狀態，該物質根深蒂固于襯底中，在物品15使用期間起到耐磨耗和退化的作用。

本發明的實施方案總地涉及金屬物品，雖然相似的方法可以用于非金屬組件。因此，物品15可以由基底金屬(如鐵)構成并且可以由薄片鋼，鋼板或圓鋼料構建。本發明中描述的方法和工藝還可以被應用于合金金屬(如鋁)或通過合理的工程學判斷選擇的任何其他合金。本發明的實施方案的應用包括但不限于(僅舉幾例)磨損的或被破壞的部件的修理或表面重修，在組件表面上的敷層的施加，以及添加制造(additive?manufacturing)。