[發明專利]一種激光－感應復合熔覆修復連鑄結晶器的方法

無效

• 申請號: 201210449535.8
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102909325A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 周圣豐;戴曉琴;吳超;張天佑
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B22D11/057
• 分類號: B22D11/057;C23C24/10
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種激光－感應復合熔覆修復連鑄結晶器的方法，其特征是方法與步驟為：

（1）將專用銅基合金粉末放置于自動送粉器的裝料斗內，對連鑄結晶器破損部位進行除油、除銹、挖除裂紋或劃傷、活化與電鍍鎳或化學鍍鎳處理；從而提高連鑄結晶器破損部位對激光束能量的吸收率；

（2）將高頻感應加熱線圈與連鑄結晶器破損部位之間的距離控制在2~15?mm內，調節感應加熱功率，使連鑄結晶器的破損部位被感應加熱的溫度為200~900℃，同時利用銅管對感應加熱區吹入Ar氣；

（3）將CO₂激光器產生的激光束與自動送粉器的粉末噴嘴定位于感應加熱區內，實現激光熱源與感應加熱源的復合；利用粉末噴嘴將專用銅基合金粉末吹入激光－感應復合熔覆熱源形成的熔池內，當激光－感應復合熔覆熱源移開后，熔融的銅基合金粉末快速凝固結晶形成修復銅基合金涂層，其中，粉末噴嘴與連鑄結晶器破損部位電鍍鎳層或化學鍍鎳層表面法向間的夾角為37~45°，粉末噴嘴與連鑄結晶器破損部位電鍍鎳層或化學鍍鎳層垂直距離為12~20?mm；

（4）當激光－感應復合熔覆完一道之后，沿激光掃描速度的垂直方向移動數控機床，其移動的距離為激光光斑直徑的30~70%；

（5）檢測修復銅基合金涂層的厚度是否達到預期的要求，如果沒有，將激光頭沿Z軸方向上升一段距離ΔZ，該距離ΔZ為上一銅基合金涂層的厚度，然后重復步驟（2）－（4），直到修復銅基合金涂層達到所要求的厚度；

（6）對修復銅基合金涂層表面進行銑削與磨光，獲得所要求的表面光潔度及尺寸精度。

2.根據權利要求1所述的一種激光－感應復合熔覆修復連鑄結晶器的方法，其特征在于所用合金粉末為專用銅基合金粉末，其化學成分為按質量百分含量計算：Ni?7~9?wt.%，Sn?8~12?wt.%，Al?5~15?wt.%，Si?0.8~2%，余量為Cu。

3.根據權利要求1所述的一種激光－感應復合熔覆修復連鑄結晶器的方法，其特征在于對連鑄結晶器破損部位進行電鍍鎳或化學鍍鎳處理，電鍍鎳配方為：NiSO₄·7H₂O　250~350?g/l，NiCl₂·6H₂O　50~70?g/l，H₃BO₃　35~40?g/min，pH值為2~4，溫度　55~65℃，電流密度　400~500A/m²；化學鍍鎳配方為：NiSO₄·7H₂O　15~30?g/l，NaH₂PO₂·H₂O　25~40?g/l，Na₃C₆H₅O₇·2H₂O　8~15?g/l，NH₄Cl　20~40?g/l，pH值為8~10；電鍍鎳或化學鍍鎳厚度為：3~20?μm。

4.根據權利要求1所述的一種激光－感應復合熔覆修復連鑄結晶器的方法，其特征是在于對連鑄結晶器破損部位進行多道多層激光－感應復合熔覆修復處理，第一層激光－感應復合熔覆修復工藝參數為：激光功率為0.5~2?kW，光斑直徑為3~5?mm，感應加熱功率為40~50?kW，感應加熱頻率為80?kHz，激光掃描速度為1000~2500?mm/min，感應加熱溫度為800~900℃，送粉率為80~100?g/min；第二層及更多層時激光－感應復合熔覆修復工藝參數為：激光功率為2~3?kW；光斑直徑為3~5?mm；感應加熱功率為30~40?kW；感應加熱頻率為80?kHz；激光掃描速度為3000~5000?mm/min；感應加熱的溫度為600~800℃，送粉率為120~150?g/min。