[發(fā)明專利]一種軸類零件激光熔覆修復(fù)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111477574.4
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114381728A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申政;唐子謀;肖劍雄;湯黎明;王繼邠;楊敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中車株洲電機(jī)有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D1/30;C21D1/34;C21D9/28;C21D10/00;C23F17/00;B23K26/38
• 代理公司: 株洲湘知知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43232
• 代理人: 張君

1.一種軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，包括前處理步驟，所述前處理步驟包括清洗和切割，所述清洗是去除待修復(fù)零件表面的氧化層和雜質(zhì)，所述切割是去除待修復(fù)零件的裂紋和周圍破損部分，形成切割后的槽道，其特征在于，在經(jīng)過前處理步驟后，還包括如下步驟：

激光熔覆：在所述槽道里鋪設(shè)金屬粉末，利用高能激光束，對裂紋進(jìn)行激光熔覆修復(fù)，形成修復(fù)表面；

激光退火：利用激光照射修復(fù)表面，對修復(fù)后的表面進(jìn)行局部激光退火處理，去除殘余應(yīng)力；

激光沖擊：對修復(fù)后的表面進(jìn)行激光沖擊處理，進(jìn)一步去除殘余應(yīng)力，強(qiáng)化修復(fù)表面質(zhì)量。

2.如權(quán)利要求1所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，在經(jīng)過步驟激光熔覆后形成的修復(fù)表面包括了有效熔覆層和多余熔覆層。

3.如權(quán)利要求2所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，在激光退火步驟前，還包括了步驟銑削，所述銑削是對將多余熔覆層進(jìn)行銑削加工將其去除，使得銑削后的修復(fù)表面和原表面平滑過渡。

4.如權(quán)利要求3所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述清洗、切割和銑削均采用激光清洗、激光切割和激光銑削，具體是將待修復(fù)零件裝夾至激光熔覆設(shè)備上后，依次通過激光清洗、激光切割、激光熔覆、激光銑削、激光退火、激光沖擊等處理再將待修復(fù)零件從激光熔覆設(shè)備上卸裝完成整個激光熔覆修復(fù)過程。

5.如權(quán)利要求4所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激光清洗具體是將待修復(fù)零件裝夾在激光熔覆設(shè)備的工作臺上，將待修復(fù)裂紋朝上放置，設(shè)置待修復(fù)零件軸向進(jìn)給原點，調(diào)節(jié)激光器的功率為1000-1500W，其產(chǎn)生的高能激光束照射在有裂紋的工件表面將待修復(fù)處的氧化層和雜質(zhì)去除，在激光清洗時輔以惰性氣體，將產(chǎn)生的粉塵吹掃，同時防止氧化。

6.如權(quán)利要求5所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激光切割具體是將激光清洗后的待修復(fù)零件回到軸向進(jìn)給原點，調(diào)整激光器的功率為1000-10000W，切除裂紋及其周圍破損的母材，形成寬度為0.5-1mm，深度為0.1-0.5mm的激光切割槽道。

7.如權(quán)利要求4所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激光熔覆具體是在所述槽道里鋪設(shè)與待修復(fù)零件母材相匹配的金屬粉末，將激光器功率調(diào)節(jié)到2000-4000W，激光掃描速度為5mm/s，搭接率為50%，激光器產(chǎn)生的高能激光束照射鋪在激光切割槽道內(nèi)的金屬粉末并使之熔化形成熔池，熔化后的金屬粉末待修復(fù)零件表面經(jīng)過冶金結(jié)合產(chǎn)生有效熔覆層，在有效熔覆層上還覆蓋多余熔覆層，激光熔覆過程中氮氣作為保護(hù)氣。

8.如權(quán)利要求4所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激光退火具體是對銑削后修復(fù)表面及其附近的工件母材進(jìn)行局部去應(yīng)力退火，調(diào)節(jié)激光器的功率為500-1000W，光斑直徑為1.5-3.5mm，待修復(fù)零件軸向移動速度為100-150mm/s，讓高能激光束均勻快速照射修復(fù)表面及其附近的工件母材，使其溫度上升到500-650℃，然后進(jìn)行自然冷卻。

9.如權(quán)利要求4所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激光沖擊具體是在經(jīng)過激光退火后的待修復(fù)表面上覆蓋吸收層和約束層，采用的吸收層為黑漆，約束層為均勻的流水，調(diào)節(jié)激光器的脈沖能量為30-40J，功率密度為3.5-7.5GW/cm²，光斑直徑為4-6mm，令高能脈沖激光束可穿過約束層，能量被吸收層吸收并迅速汽化，產(chǎn)生大量稠密的高溫、高壓等離子體，所述高溫、高壓等離子體受到約束層的約束開始急劇升溫膨脹，然后爆炸形成高強(qiáng)度沖擊波作用于待修復(fù)表面上。

10.如權(quán)利要求4所述的軸類零件激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，所述激激光銑削具體是調(diào)整激光器4的功率為300-500W，脈寬為0.5-1ms，脈沖頻率為70-100Hz，能量密度為1-5×10⁶J/cm²，待修復(fù)零件軸向進(jìn)給速度為2-5mm/s，利用高能激光束將激光熔覆后形成的多余熔覆層銑削去除，使得銑削后的修復(fù)表面和原表面平滑過渡。