[發(fā)明專利]一種提升閥門硬面密封服役壽命的激光復(fù)合制造方法

在審

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113151825A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅雄光
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市華鑫激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/07;C22F1/10;C21D10/00
• 代理公司: 長沙新裕知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 鄭鋼

本發(fā)明涉及一種提升閥門硬面密封服役壽命的激光復(fù)合制造方法，包括如下步驟：第一步：采用激光熔覆設(shè)備，選用鈷基合金粉末，在閥門密封面形成冶金結(jié)合的0.8?2.0mm厚的鈷基熔覆層；第二步：對第一步的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理溫度520?580℃，保溫3?8h；第三步：將經(jīng)過熱處理后的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械加工至最終尺寸+（0.05?0.10）mm的加工余量；第四步：在鈷基合金熔覆層表面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理：第五步：機(jī)加工，研磨，拋光至裝配尺寸；第六步：物理氣相沉積一層兼顧抗高溫氧化及耐磨損性能的Cr?Al涂層；上述工藝大幅度降低閥門密封面使用過程中的開裂風(fēng)險(xiǎn)，提升耐磨損及抗高溫氧化性能，提升機(jī)組安全可靠性及延長機(jī)組服役壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及閥門制造領(lǐng)域，尤其涉及一種提升閥門硬面密封服役壽命的激光復(fù)合制造方法。

背景技術(shù)

閥門廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、管道輸送、核電、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域，汽輪機(jī)組由于其特定的高溫、高壓的工作環(huán)境，閥門的失效形式主要是密封面開裂、磨損、高溫氧化等造成的。

為提高閥門的壽命及工作穩(wěn)定性，通常在閥門密封面堆焊或熔覆耐蝕、耐磨、耐高溫的 Stellite（鈷基），鎳基合金。上述合金以共晶碳化物為強(qiáng)化相，合金本身具有較高的硬度，因此能顯著提高閥門的使用壽命及工作穩(wěn)定性。

但上述工藝也有不足之處，一方面由于焊接缺陷如疏松、氣孔、未熔合等降低了熔覆層的質(zhì)量；另一方面由于合金本身硬度高，本身開裂大，使用中存在熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力及焊接殘余應(yīng)力的共同作用，熔覆層在使用過程中易產(chǎn)生裂紋，致使閥門過早失效，導(dǎo)致重大事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提升閥門硬面密封服役壽命的激光復(fù)合制造方法，大幅度降低閥門密封面開裂的風(fēng)險(xiǎn)，提升耐磨損性能及抗高溫氧化性能。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提升閥門硬面密封服役壽命的激光復(fù)合制造方法，包括如下步驟：

第一步：采用激光熔覆設(shè)備，選用鈷基合金粉末，在閥門密封面形成冶金結(jié)合的0.8-2.0mm厚的鈷基熔覆層；

第二步：對第一步的產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)力回火熱處理，熱處理溫度520-580℃，保溫3-8h；

第三步：機(jī)械加工至最終尺寸+（0.05-0.10）mm的加工余量；

第四步：在鈷基合金熔覆層表面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理；

第五步：機(jī)加工，研磨，拋光至裝配尺寸。

第六步：物理氣相沉積一層兼顧抗高溫氧化及耐磨損性能的Cr-Al涂層。

優(yōu)選的，第一步中采用的鈷基合金粉末，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成，碳0.3-0.5%、鉻24-27%、鐵0.8-1.3%、錳0.4-0.6%、鉬0.7-1.2%、鎳9.5-12.0%、硅0.3-0.4%、鎢7-9%，余量為鈷。

優(yōu)選的，第一步中采用的鈷基合金粉末，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分組成，碳0.40%、鉻25.5%、鐵1.0%、錳0.5%、鉬1.0%、鎳10.0%、硅0.36%、鎢8.5%，余量為鈷。

優(yōu)選的，激光熔覆工藝的技術(shù)參數(shù)為：1-2層，功率1600-2200W，光斑直徑5mm，焊接速度500mm/min，搭接率50 %，送粉量19-28g/mim。

優(yōu)選的，第四步，激光沖擊的具體參數(shù)為：激光波長1.06 μm，脈沖時(shí)間為22 ns，功率為8-10 J，光斑直徑為2.5 mm，頻率10 Hz，選用流動(dòng)自來水為約束層，黑漆為吸光涂層。

優(yōu)選的，第六步中，Cr-Al涂層厚度為2-12μm。