[發(fā)明專利]一種熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥激光熔覆耐磨、抗熱合金涂層的工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310264296.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104250801B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙越;陳海濤;張威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)大陸激光成套設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10;C22C38/14;C22C38/52;C22C38/54
• 代理公司: 沈陽(yáng)亞泰專利商標(biāo)代理有限公司21107
• 代理人: 韓輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用激光熔覆技術(shù)修復(fù)冶金設(shè)備部件的方法,特別是涉及一種熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥激光熔覆耐磨、抗熱合金涂層工藝方法，屬于激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥是熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線配套設(shè)備部件之一，它的使用壽命和表面狀態(tài)對(duì)無(wú)縫鋼管質(zhì)量和產(chǎn)能有至關(guān)重要的影響。熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥在工作過(guò)程中采用水冷，導(dǎo)致表面冷熱交替，易于疲勞和產(chǎn)生龜裂；同時(shí)受到鋼管的壓力和高溫的影響，表面由于摩擦產(chǎn)生磨損。磨損失效方式主要有高溫磨損、黏著磨損及磨粒磨損。熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥由于磨損導(dǎo)致的表面狀態(tài)惡化影響鋼管表面質(zhì)量下線。

熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥表面改性的主要方法是傳統(tǒng)堆焊法和噴焊法，傳統(tǒng)堆焊法及噴焊法得到的堆焊層組織粗大，熱影響區(qū)面積大，稀釋率大，并容易出現(xiàn)晶粒粗大及過(guò)熱組織，結(jié)合強(qiáng)度不高，容易出現(xiàn)脫落、起皮現(xiàn)象。堆焊帶搭接區(qū)域耐磨性差導(dǎo)致優(yōu)先磨損溝，這往往是輸送輥堆焊修復(fù)失效的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥激光熔覆耐磨、抗熱合金涂層工藝方法。本發(fā)明采用具有優(yōu)良的抗熱耐磨與熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥基體具有良好冶金與力學(xué)相容性的鐵基碳化物復(fù)合粉末，在大功率激光束輻照工件表面的同時(shí)，采用自動(dòng)送粉裝置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池內(nèi)發(fā)生快速熔化和凝固，形成均勻致密的耐磨抗蝕熔覆層，熔覆層與基體形成牢固的冶金結(jié)合，熔覆層硬度達(dá)到HRC65以上，提高其服役壽命8倍以上。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案。

這種熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥激光熔覆耐磨、抗熱合金涂層的工藝，其特征在于包括以下工藝過(guò)程。

（1）熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥表面預(yù)處理。

室溫下對(duì)輸送輥加工表面進(jìn)行除油、除銹，并用酒精清洗干凈。

用著色探傷法對(duì)工件加工部位進(jìn)行檢驗(yàn)，要求加工部位無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。

（2）合金粉末的選擇與配制。

粘結(jié)相合金粉末選用具有優(yōu)異高溫紅硬性且與基體冶金相容性良好的超硬高速鋼粉末合金粉末。高速鋼粉末的化學(xué)成份按重量百分比為：C：≤0.03%、Cr：0-1.0%、Ni：5-7%、Mo：6-7.5%、Si：≤0.1%、W：12-15%、Al：0.05-0.15%、Ti：0.3-0.5%、B：0-0.3% 、Co:13-15%，余量為Fe。

超硬高速鋼合金粉末的制備方法。

將Fe、C、Cr、Ni、Mo、W、Si、Al、Ti、B、Co按上述重量百分比提取后放入真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)，加熱到1500℃以上，使Fe、C、Cr、Ni、Mo、W、Si、Al、Ti、B、Co粉末完全融化并混合均勻，形成熔融的金屬液流，將熔融的金屬液流注入氬氣霧化設(shè)備的漏包坩堝，在漏包坩堝的下方置有氬氣霧化噴嘴，當(dāng)熔融的金屬液流通過(guò)導(dǎo)流嘴流經(jīng)噴嘴時(shí)，被噴嘴射出的高速氬氣氣流擊碎成小液滴、隨后小液滴凝固成粉末。

碳化物粉末相為球狀鑄造碳化鎢，成分碳4.5%、余量為鎢。

將上述碳化物粉末相和超硬高速鋼粉末按重量比為4:1在電子天平上進(jìn)行配制，并在專用混粉器進(jìn)行混合4小時(shí)以上，制得合金粉末。

（3）光束調(diào)節(jié)。

使用3.5×1mm聚焦鏡，并調(diào)節(jié)離焦量使聚焦激光光斑為矩形光斑。

（4）耐磨抗蝕涂層激光熔覆。

選用DL－HL－T5000型CO₂激光器，工作臺(tái)為SIMENS數(shù)控激光加工機(jī)。采用同步送粉裝置將步驟（2）制得的合金粉末自動(dòng)送入激光熔池，高功率聚焦激光束和自動(dòng)送粉頭沿?zé)彳垷o(wú)縫鋼管輸送輥軸向進(jìn)給，設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，輸送輥加工表面形成均勻致密的激光熔覆層。

熔覆工藝參數(shù)如下。

激光功率P＝3800～4000W。

聚焦矩形光斑尺寸：長(zhǎng)×寬=（3.2～4.2）×（0.8～1.2）mm。

掃描速度V＝200-400mm/min。

搭接率40～60％。

涂層厚度：0.8～2.0mm。

保護(hù)氣體：氬氣。

（5）熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥后續(xù)熱處理。

對(duì)熱軋無(wú)縫鋼管輸送輥進(jìn)行560℃，保溫2.5小時(shí)時(shí)效硬化效熱處理。

（6）機(jī)械加工。

對(duì)激光熔覆層采用金剛石或立方氮化硼進(jìn)行磨削加工處理至需要尺寸。