[發(fā)明專利]一種不等寬損傷件多道均勻搭接激光熔覆修復方法

有效

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• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN105002493B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 羅開玉;景祥;魯金忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及激光加工領域，特指一種不等寬損傷件多道均勻搭接激光熔覆修復方法，特別適用于修復損傷溝槽寬度不均勻的金屬件。

背景技術

激光熔覆是一種優(yōu)質、高效、節(jié)能、環(huán)保的表面改性技術，通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達到表面改性或修復的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

與傳統(tǒng)的堆焊及熱噴涂工藝對比，激光熔覆技術具有如下優(yōu)點：(1) 激光束光斑小且能量密度高，在熔覆過程中可以將熱影響區(qū)及熱形變程度降至最低；(2) 熔覆層與基體的結合為冶金結合，其強度高，不易剝落；(3) 激光熔覆技術是一種環(huán)保型的新技術，其自動化程度較高，結合多道多層搭接技術可獲得不同尺寸的熔覆層。

然而就現(xiàn)有的激光熔覆技術而言，對于尺寸較大且寬度不斷變化的金屬損傷溝槽，采用一般的多道多層搭接修復技術雖然可以完成損傷件的尺寸修復，但是對于不同寬度的區(qū)域采用不規(guī)則的多道搭接修復技術會導致熔覆層內部組織和性能分布不均等缺陷，甚至會產生堆積效應，嚴重影響熔覆質量，導致熔覆過程無法繼續(xù)進行。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種不等寬損傷件多道均勻搭接激光熔覆修復方法，針對損傷溝槽寬度逐漸變化的金屬損傷件，先使用輪廓儀掃描損傷溝槽寬度的變化曲線，根據溝槽寬度及激光光斑直徑的變化范圍選擇合理的激光熔覆熔道數(shù)及光斑搭接率，保持其他參數(shù)不變，通過控制激光光斑尺寸隨損傷溝槽的寬度變化而變化，使得溝槽不同寬度處激光熔覆的熔道數(shù)和搭接率相同；本發(fā)明實現(xiàn)了不等寬損傷件的多道均勻搭接激光熔覆修復，有效改善了不等寬損傷件由于激光熔覆熔道數(shù)不同及搭接不均勻而導致的組織和性能分布不均等缺陷。

其具體步驟為：

(1) 使用輪廓儀掃描損傷溝槽的表面輪廓，獲得損傷溝槽寬度L的變化曲線。

(2) 根據所測損傷溝槽寬度L的變化曲線及激光光斑直徑D的變化范圍選擇合理的光斑搭接率及激光熔覆熔道數(shù)N。

本步驟中的激光光斑直徑D的變化范圍為0.5~5 mm，所述光斑搭接率的變化范圍為20%~50%，激光熔覆熔道數(shù)N滿足，N取整數(shù)。

(3) 根據步驟(1)及步驟(2)中所獲得的溝槽寬度L的變化曲線、激光熔覆熔道數(shù)N及激光光斑搭接率，計算出激光光斑直徑D隨溝槽寬度L變化的關系曲線。

本步驟中的激光光斑直徑D的變化曲線根據公式計算得到。

(4) 從損傷溝槽的任一側開始進行第一道激光熔覆，控制激光光斑直徑D按照步驟(3)所算得的關系曲線而變化。

激光熔覆參數(shù)范圍如下：激光功率400~1800 W、掃描速度4~9 mm/s、保護氣Ar 3~5 L/min、送粉速率：8~20 g/min。

(5) 按照步驟(2)所確定的光斑搭接率，將光斑位置向溝槽另一側偏移一段距離S，進行第二道激光熔覆，其光斑直徑D的變化規(guī)律與步驟(4)相同。

本步驟中的光斑偏移距離S根據公式計算得到，第二道激光熔覆參數(shù)與步驟(4)相同。

(6) 重復步驟(5)，直至完成第N道激光熔覆，至此第一層激光熔覆完成，重復操作過程中激光熔覆參數(shù)與步驟(4)相同。

(7) 重復上述步驟(4)、(5)、(6)，直至完成多層激光熔覆修復工作，重復操作過程中激光熔覆參數(shù)與步驟(4)相同。

本發(fā)明的有益效果：采用上述方法對不等寬損傷件進行多道均勻搭接激光熔覆修復，可使不同寬度部位的激光熔覆熔道數(shù)相同，且相鄰熔道之間及同一熔道不同區(qū)域的搭接率也相同；該方法有效改善了不等寬損傷件由于激光熔覆熔道數(shù)不同及搭接不均勻而導致的組織和性能分布不均等缺陷，避免了因搭接不均勻產生堆積效應，確保激光熔覆過程高效順利的進行。

附圖說明

圖1為不等寬金屬損傷件多道均勻搭接激光熔覆修復方法的示意圖。

圖2為多道均勻搭接激光熔覆修復方法的搭接示意圖。

圖3為不等寬金屬損傷件多道均勻搭接激光熔覆修復方法操作步驟流程圖。