[發明專利]一種用于鉆頭表面的激光熔覆方法

無效

• 申請號: 201310396997.2
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103498153A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 季培
• 申請（專利權）人: 江蘇翌煜能源科技發展有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種用于鉆頭表面的激光熔覆方法，屬于激光熔覆增加金屬表面性能的領域。

背景技術

激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現在正被越來越多的領域所使用，激光熔覆就是表面處理技術中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態的金屬形成一個小規模的熔池，同時填注新的粉末材料，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態金屬層。待激光光束經過以后，液態金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態的熔覆層。激光熔覆可及大的改變該關鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。

鉆頭是用以在實體材料上鉆削出通孔或盲孔，并能對已有的孔擴孔的刀具。挖坑作業時，鉆頭隨立軸旋轉，同時作軸向移動，鉆頭需要承受較大的摩擦力以及抗沖擊力。傳統的鉆頭一般使用高速鋼和優質碳素工具鋼制成，但是其硬度低，抗沖擊能力差，往往不能滿足加工需求。硬質合金鋼鉆頭，雖然能夠滿足加工需求，但其價格昂貴，成本是原來的5-10倍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于鉆頭表面的激光熔覆方法，通過使粉末與基體材料的均勻混合，使鉆頭具有較高的耐磨性，強度、硬度，抗沖擊性和耐熱性。大大增加了鉆頭的使用壽命。

為了解決上述問題，本發明提供的技術方案是：一種用于鉆頭表面的激光熔覆方法，包括：

a．對鉆頭表面進行預處理；

b．預制合金粉末；

c．通過對鉆頭工作受力情況的研究，鉆頭工作時，鉆頭表面牙輪繞鉆頭軸線作順時針方向旋轉，牙輪表面與工件接觸，產生巨大的摩擦力，采用同軸送粉的方式使用激光器對牙輪表面進行激光熔覆，激光行走方式采用螺旋式行走方式并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行惰性氣體保護；

d．??后續處理，對熔覆后的鉆頭表面表面進行后期機加工。

上述的步驟b方法中所用到的粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為10-15%碳化鎢，0.1-0.3%碳，5-7%氟化鈣，2-4%氮化硅，3-5%硼，15-18%鉻，1-3%硅，7-9%鐵，18-22%鉬，余量為鈷。以上材料均為100-200目的金屬合金粉末。

上述的激光器為光纖激光器，激光波長為1.06μm，輸出功率3000W，運行速度為5-10mm/s，掃描寬度為3-6mm，送粉速度為40-60g/min，激光的搭接率為30-50%，激光與鉆頭表面的交角為82°-87°。

上述的激光器為二氧化碳激光器，激光波長為10.6μm，輸出功率4000W，運行速度為5-10mm/s，掃描寬度為3-6mm，送粉速度為40-60g/min，激光的搭接率為30-50%，激光與鉆頭表面的交角為82°-87°。

上述的熔覆層厚度為0.5-5mm。

上述的步驟c中的惰性氣體為氮氣、氬氣或者氦氣。

上述的步驟d中后續處理包括對工件尺寸或者表面精度未符合設計要求的部位進行后期機加工。

上述的步驟a中的預處理包括除去鉆頭表面銹跡、油污及雜質等。

采用上述技術方案后，本發明的有益效果是：

1）使得鉆頭表面具有較高的抗沖擊性、強度、韌性、耐磨性，大大增加了其使用壽命，是之前的2-3倍。

2）通過金相分析，熔覆層具有良好的內部組織結構，無氣泡、縮孔、裂紋等缺陷。

3）通過本發明，大大降低了生產成本，提高工作效率。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明做進一步說明

實施例1

一種用于鉆頭表面的激光熔覆方法，包括：

a.?????對鉆頭表面進行預處理，包括除去關鍵部位的銹跡、油污及雜質。其中，除去銹跡的方式可以采用化學方式進行消除。

b．預制金屬合金粉末，粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為：10%碳化鎢，0.1%碳，5%氟化鈣，2%氮化硅，3%硼，15%鉻，1%硅，7%鐵，18%鉬，余量為鈷。以上材料均為100-200目的金屬合金粉末。