[發明專利]激光強化齒輪件的方法

有效

• 申請號: 201010218196.3
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102021568A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 李希勇;李倫實;周峰;杜柏奇;楊慶東
• 申請（專利權）人: 山東建能大族激光再制造技術有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/34
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及激光熔覆方法應用領域，特別涉及一種激光強化齒輪件的方法。

背景技術

齒輪是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機械零件。齒輪通過與其它齒狀機械零件(如另一齒輪、齒條、蝸桿)傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。其失效方式主要是齒面磨損失效，磨損失效的主要形式為齒表面基體磨損，輪齒厚度減小，最終導致傳動失效，齒輪使用壽命中止。因此，修復提高輪齒的表面厚度和硬度，是延長齒輪使用壽命的關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種激光強化齒輪件的方法，以增強輪齒表面耐磨性。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

本發明公開了一種激光強化齒輪件的方法，包括以下步驟：

1)依照現有技術加工齒輪件，要求輪齒厚度比設計值小1.5mm；

2)在激光強化設備上對齒輪件表面進行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個工步中送粉與激光熔覆同步進行，將含有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強化層并預留打磨余量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為：48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；

3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設計尺寸。

本發明公開了另一種激光強化齒輪件的方法，包括以下步驟：

1)依照現有技術加工齒輪件，要求齒輪厚度比設計值小1.5mm；

2)將齒輪裝入激光強化設備上，并將齒輪預熱至400-500℃；

3)對齒輪件表面進行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個工步中送粉與激光熔覆同步進行，將含有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強化層并預留打磨余量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；采用分三層分別進行掃描熔覆的方式進行熔覆；

底層選用的冶金粉末材料的重量百分比為：0.1％C、0.8％Si、0.5％Mn、15.2％Cr、8.8％Ni和2.68％Mo、余量為Fe；

中層選用的冶金粉末材料的重量百分比為：0.1％C、1.2％Si、0.4％Mn、8.58％Cr、13.5％Ni和2.68％Mo、余量為Fe、

面層選用的冶金粉末材料的重量百分比為：0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni、0.8％Ce和2.68％Mo、余量為Fe；

4)熔覆后，在100-200℃進行保溫，保溫時間為30分鐘；

5)對激光熔覆后的嚙合面加工至設計尺寸。

本發明的有益效果：

激光技術在齒輪表面工程技術上的應用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣環境下進行無污染操作，在廉價金屬材料表面形成一層硬度高、無裂紋，且與基體呈冶金結合的激光強化層，將金屬良好的堅韌性和涂層材料的高硬度、高化學穩定性、高耐磨性結合起來，創新了激光強化層的生產工藝，檢測顯示激光強化層厚度均勻，硬度分布梯次均勻，說明所選擇的工藝穩定、可行，激光熔覆后的齒輪平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為HRC65；本發明另一方案采用多層熔覆技術，底層的合金粉末與基體粘接性能好，避免了激光強化層與基層的開裂現象，延長了使用壽命；面層具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能，以進一步優化了齒輪的性能。

具體實施方式

實施例1

一種激光強化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)依照現有技術加工齒輪件，要求輪齒厚度比設計值小1.5mm；

2)在激光強化設備上對齒輪件表面進行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個工步中送粉與激光熔覆同步進行，將含有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強化層3并預留打磨余量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為：48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；

3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設計尺寸。

激光熔覆后的齒輪平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為HRC65。

實施例2

一種激光強化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟：