[發明專利]對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法

有效

• 申請號: 202010640356.7
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111607688B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 吳成萌;馮愛新;韓磊;張成龍;林晉豪;徐國秀;余滿江;肯尼斯;巴米萊
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D9/00;C21D5/00;C22C37/06;C22C37/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

1.對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)將配比的拋丸機葉片的原料成分投入中頻感應電阻爐中熔煉，升溫至1535～1555℃，將熔煉的鐵水澆筑到預先用砂子制成的拋丸機葉片模具中進行鑄造；

2)鐵水冷卻成型后得到拋丸機葉片，將拋丸機葉片從砂型模具內取出，去除表面殘留的砂子和澆冒口，清理拋丸機葉片上的飛邊和毛刺；

3)根據拋丸機葉片不同區域性能要求和控制冷卻條件，選擇激光加工參數；

4)在激光相變硬化裝置上將拋丸機葉片預熱到120℃后，對拋丸機葉片按照掃描路徑進行相變強化，步驟如下：

41)對拋丸機葉片進行黑化處理；

42)利用加熱器對拋丸機葉片預熱到120℃；

43)啟動光纖激光器，光纖激光器輸出的光束進入寬帶掃描轉鏡，寬帶掃描轉鏡將激光轉成寬帶激光，即線形光斑，通過激光頭聚焦于工作臺上的工件表面；

44)根據拋丸機葉片劃分不同區域冷卻速度的要求計算結果，設置激光器加工的功率、掃描速度，光斑尺寸以及掃描路徑；

所述拋丸機葉片不同區域性能要求，拋丸機葉片工作過程中，受到彈丸持續的沖擊產生循環應力，彈丸在拋丸機葉片上發生滾動摩擦和滑動摩擦，根據拋丸機葉片使用的性能要求，葉片表面劃分為沖擊區和滑動、磨損區，沖擊區彈丸入射角為20°，滑動、磨損區彈丸入射角為0°，滑動、磨損區的磨損高于沖擊區，造成基體材料變形和碳化物擴展斷裂失效，彈丸在沖擊區與拋丸機葉片發生沖擊磨料磨損，在滑動、磨損區由于離心力的作用半徑大，發生大的滑動摩擦，滑動、磨損區需具有高的沖擊韌性和耐磨性，沖擊區需具有比滑動、磨損區小的沖擊韌性和耐磨性；

所述拋丸機葉片不同區域控制冷卻條件，根據材料的過冷奧氏體等溫冷卻轉變曲線即TTT曲線，或者過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線即CCT曲線，得到獲得組織達到一溫度的最長冷卻時間或最小冷卻速率，根據拋丸機葉片彈出彈丸的一端位置為起點，設定一距離范圍內預期的組織；拋丸機葉片表面和心部的冷卻速度不同，拋丸機葉片沿截面從表面到中心劃分為表層區域、亞表層區域和心部，表層區域通過控制冷卻速度獲得預期的組織進而滿足力學性能要求，亞表層區域和心部通過緩速冷卻，避免冷卻速度區域已經轉變的馬氏體或貝氏體組織因溫度回升過高而發生過回火，影響拋丸機葉片的使用性能。

2.根據權利要求1所述的對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法，其特征在于：拋丸機葉片的成分及質量百分比為：C：2.8～3.2％，Cr：4～5％，Si：0.4～0.8％，Mn：0.5～1.2％，P≤0.035％，S≤0.035％，Re≤0.05％，余量為Fe和通常煉鋼中存在的化學元素。

3.根據權利要求1所述的對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法，其特征在于：將熔煉的鐵水溫度降至100～1420℃時，澆筑到預先用砂子制成的拋丸機葉片模具中進行鑄造。

4.根據權利要求1所述的對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法，其特征在于：激光相變硬化裝置包含用于運載拋丸機葉片的工作臺以及用于對其預熱的加熱器，光纖激光器輸出光路上依次布置寬帶掃描轉鏡和激光頭，寬帶掃描轉鏡將激光轉成寬帶激光，即線性光斑，通過激光頭聚焦于工作臺上的拋丸機葉片表面。

5.根據權利要求1所述的對拋丸機葉片表面激光相變硬化的方法，其特征在于：激光器加工的功率為2.5KW、掃描速度5mm/s，光斑尺寸10mm×4mm，選擇無搭接的掃描路徑。