[發明專利]一種基于LENS工藝的水泵葉輪表面處理方法

在審

• 申請號: 202010169725.9
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111172534A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王珍;張樂;魏艷甲;榮科峰;王曉然;周遠征;牛興文
• 申請（專利權）人: 荏原機械淄博有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/02;C22C38/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于LENS工藝的水泵葉輪表面處理方法，該技術方案采用LENS工藝代替鍍鉻工藝，并對熔覆材料及工藝條件進行了創新性設計。具體來看，本發明將特定成分的粉末狀熔覆材料施加到葉輪滑動部位，而后以激光實現熱熔作用，合金粉末經激光輻照和葉輪表面一薄層進行同時熔化，再快速凝固，使葉輪表面的涂層與基體更好的結合，不易脫落；同時，本發明以合金粉末作為熔覆材料，所形成的熔覆層結構更加致密，因而具有更好的耐磨性能；而且，本發明較常規鍍鉻工藝在良品率、加工成本以及環保性等方面具有全面的優勢，因而具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及高壓水泵技術領域，進一步涉及水泵葉輪的表面處理技術，具體涉及一種基于LENS工藝的水泵葉輪表面處理方法。

背景技術

在高壓水泵中，葉輪處于高速旋轉狀態，旋轉的葉輪會同流體及其中夾雜的固形物持續摩擦，因此葉輪表面、尤其是其滑動部位的耐磨性能至關重要。目前水泵葉輪的滑動部位表面采用單層或雙層鍍鉻工藝來提高耐磨性能。但是鍍鉻工藝存在諸多缺點：1、單層鍍鉻鉻層容易脫落，鍍層(涂層)脫落后，密封部位間隙增大，會導致機組效率下降；而且鍍層(涂層)脫落后，轉子的平衡狀態遭到破壞，最終導致振動超差甚至是報警跳機。2、要想電鍍鉻達到厚度均勻的鉻層，必須嚴格控制溫度和電流密度，而電流密度與溫度之間存在著相互依賴的關系，工藝操作要求高，技術不成熟，以致雙層鍍鉻不合格率高。3、電鍍鉻過程使用的材料以及工費比較貴，成本高。4、雙層鍍鉻工藝復雜、加工難度大。5、鍍鉻工藝后的粗糙度與鍍前葉輪表面的粗糙度、鍍液溫度、鍍液濃度等影響，影響因素較多。6、工業廢氣是產生霧霾、污染空氣、破壞大氣層的主要原因，鍍鉻過程中，由于使用不溶性陽極，陰極電流效率又很低，致使大量氫氣和氧氣析出，當氣體逸出液面時，帶有大量的鉻酸，形成鉻霧造成嚴重的環境污染。因此，開發一種更優的表面處理方法，以提升葉輪滑動部位的耐磨性，成為了本領域中亟待解決的技術問題之一。

發明內容

本發明旨在針對現有技術的技術缺陷，提供一種基于LENS工藝的水泵葉輪表面處理方法，以解決常規鍍鉻工藝所形成的鍍層或涂層容易脫落的技術問題。

本發明要解決的另一技術問題是如何進一步提升葉輪表面滑動部位的耐磨性能。

本發明要解決的再一技術問題是如何提高葉輪表面處理方法的良品率。

本發明要解決的又一技術問題是如何降低葉輪表面處理方法的材料成本并簡化工藝過程。

本發明要解決的又一技術問題是如何改善葉輪表面處理方法的環保性。

為實現以上技術目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于LENS工藝的水泵葉輪表面處理方法，包括以下步驟：將粉末狀的熔覆材料以40～60g/min的送粉速率施加至熔覆部位，以5000～6000W的激光功率、700～1200mm/min的掃描速率將所述熔覆材料熔覆至所述熔覆部位上，形成熔覆層；所述熔覆材料包括以下重量百分比的合金元素：Si 0.5％～1.0％，B 1.0％～2.0％，Cr 10％～30％，Ni 2.0％～6.0％，Fe余量。

作為優選，所述熔附部位為水泵葉輪的滑動部位。

作為優選，所述熔覆部位的材質為馬氏體不銹鋼。

作為優選，所述激光的波長為1000nm。

作為優選，所述激光的光斑為2mm×2mm的矩形。

作為優選，該方法是在6KW光纖激光熔覆平臺上實施的。

作為優選，在熔覆過程中，搭接率為20％～40％，熔覆層數為1層，熔覆道數為1道。

作為優選，激光熔覆前對熔覆部位表面用砂輪進行打磨除銹。

作為優選，所述熔覆層的硬度高于HRC50。