【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光熔覆，具体涉及一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺。
技术介绍
1、曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
2、发动机曲轴在服役一段时间后曲拐会出现磨损、曲拐与曲柄臂的过渡圆角及油孔边缘会出现裂纹。如果磨损量少、裂纹比较浅可以采用修磨处理工艺进行修理；如果磨损量和裂纹超出了修磨的尺寸，则可以选择表面修复技术。选择热喷涂等技术对曲轴损伤部位进行修复，单涂层在使用一段时间后会从零件表面剥落，涂层结合强度低。
3、激光溶覆技术将零件表面和粉末同时熔化并快速冷却凝固，使熔覆层与零件表面形成冶金结合，提高了熔覆与零件表面的结合强度。曲轴曲拐处损伤部分可采用激光熔覆手段进行修复，如cn110747458a公开了一种热轧定宽压力机曲轴的修复方法，采用激光熔覆在曲轴表面制备打底层和盖面层，打底层为镍基合金粉末，盖面层为钴基合金粉末；采用激光熔覆机，曲轴置于工作台，曲轴旋转经送粉装置将合金粉末送到激光熔池处，调节送粉量达到涂层厚度，激光束和送粉头沿曲轴轴向进给，设定转速旋转，曲轴加工表面形成均匀致密的激光熔覆层。该专利的缺陷在于，一是该专利采用激光熔覆技术制备自润滑耐磨层以恢复曲轴尺寸，所得耐磨层硬度不高，二是该专利需要结合工作台工装的方式进行激光熔覆操作。
1、针对激光熔覆修复硬度低、需借助工装熔覆操作等技术问题，本专利技术提供一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，修复操作简单，且受损部位修复后具有较强的硬度，提高了曲轴的使用寿命。
2、本专利技术提供一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，包括如下步骤：
3、s1、对曲轴曲拐处待修复部位预处理；
4、s2、采用两端对顶的方式夹持曲轴，通过机器人联动协调程序，对曲轴曲拐处待修复部位进行点位示教，完成程序逻辑编辑；
5、s3、按点位示教程序运行轨迹，首先在曲轴曲拐处待修复部位激光熔覆一层打底层，然后在打底层表面激光熔覆一层高硬度层；
6、s4、对高硬度层终加工。
7、进一步的，步骤s1中，曲轴曲拐处待修复部位预处理的方法为：
8、s11、磨削去除曲轴曲拐待修复部位处渗氮层；
9、s12、检测磨削后的曲轴曲拐表面硬度，使表面硬度符合35～40hrc；曲拐待修复部位进行预处理的原因为，由于曲拐处表面经过渗氮处理，硬度普遍60hrc以上，直接激光熔覆必定开裂，所以将曲拐表面的渗氮层磨削去除至硬度为35～40hrc。
10、进一步的，步骤s2中，采用夹持对顶的方式夹持曲轴，将待修复的曲轴曲拐一周等分为1cm的点位，通过机器人联动协调的功能，当曲轴曲拐旋转至最高点时，依次进行点位示教，示教点位时，保证每个等份的点位光斑大小一致均匀，完成程序逻辑编辑。
11、进一步的，步骤s3中，待修复部位激光熔覆一层打底层的方法为，将第一铁基合金粉末激光熔覆至待修复部位形成打底层，激光熔覆的工艺参数为，激光功率为1800w，光斑尺寸为3mm，机器人运行拟合速度为80cm/min，保护气体为ar，气体流速为9l/min，程序运行轨迹为沿曲拐圆周顺时针联动旋转，激光头与端面呈90°角，旁轴送粉喷嘴与端面呈70°角，送粉量为2.5r/min。
12、进一步的，第一铁基合金粉末包括如下重量百分数的化学成分：cr 19.5％，ni12.51％，nb 1.23％，mo 2.02％，余量为fe及不可避免的杂质；第一铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为35～40hrc。
13、进一步的，步骤s3中，打底层表面激光熔覆一层高硬度层的方法为，将第二铁基合金粉末激光熔覆至打底层表面形成高硬度层，激光熔覆的工艺参数为，激光功率为2200w，光斑尺寸为3mm，机器人运行拟合速度为80cm/min，保护气体为ar，气体流速为8l/min，程序运行轨迹为沿曲拐圆周顺时针联动旋转，激光头与端面呈90°角，旁轴送粉喷嘴与端面呈70°角，送粉量为4.0r/min。
14、进一步的，第二铁基合金粉末包括如下重量百分数的化学成分：cr 17.09％，ni2.13％，mo 0.031％，mn 0.42％，nb 0.14％，余量为fe及不可避免的杂质；第二铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为55～60hrc。
15、进一步的，步骤s3中，待修复部位激光熔覆一层打底层后，对打底层磨削加工并探伤检测，磨削加工的厚度为打底层厚度的一半。作用在于，确保打底层既能有一定的厚度可铺垫尺寸缺失，又能将表层高硬度层与曲拐基材分隔开，减少或避免高硬度层激光熔覆开裂的风险。
16、进一步的，步骤s4中，对高硬度层终加工的方法为，根据曲轴成品尺寸进行最终的磨削加工，保证尺寸与表面光洁度。
17、进一步的，步骤s4中，对高硬度层终加工后进行硬度检测和表面探伤，使表面硬度≥58hrc，端面无裂纹、气孔。
18、本专利技术的有益效果在于：
19、(1)本专利技术在曲轴曲拐待修复部依次激光熔覆打底层、高强度层，打底层材料化学成分选择硬度较低且易融合的粉末，以达到尺寸修补与间隔表层高硬度层的目的；而表层高硬度层的主要为高硬度具有耐磨性能的化学成分，为曲轴提供稳定的作业环境，修复后具有较强的硬度，提高了曲轴的使用寿命。
20、(2)本专利技术在曲轴曲拐修复的方式上，并未使用传统定制偏心工装的做法，而是直接通过对顶夹持两端的方式，通过机器人协调，完成曲拐的联动跟随，这样的形式不局限曲轴的大小、不依赖定制工装，同时本专利技术将曲轴曲拐等份分为均匀的点位，通过程序逻辑，实现曲轴曲拐处的跟随动作，节省偏心工装的设计与装配，更加灵活。
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1.一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S1中，曲轴曲拐处待修复部位预处理的方法为：
3.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S2中，采用夹持对顶的方式夹持曲轴，将待修复的曲轴曲拐一周等分为1cm的点位，通过机器人联动协调的功能，当曲轴曲拐旋转至最高点时，依次进行点位示教，完成程序逻辑编辑。
4.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S3中，待修复部位激光熔覆一层打底层的方法为，将第一铁基合金粉末激光熔覆至待修复部位形成打底层，激光熔覆的工艺参数为，激光功率为1800W，光斑尺寸为3mm，机器人运行拟合速度为80cm/min，保护气体为Ar，气体流速为9L/min，程序运行轨迹为沿曲拐圆周顺时针联动旋转，激光头与端面呈90°角，旁轴送粉喷嘴与端面呈70°角，送粉量为2.5r/min。
5.如权利要求4所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，第一铁基合金粉末包括如下重量百分数
6.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S3中，打底层表面激光熔覆一层高硬度层的方法为，将第二铁基合金粉末激光熔覆至打底层表面形成高硬度层，激光熔覆的工艺参数为，激光功率为2200W，光斑尺寸为3mm，机器人运行拟合速度为80cm/min，保护气体为Ar，气体流速为8L/min，程序运行轨迹为沿曲拐圆周顺时针联动旋转，激光头与端面呈90°角，旁轴送粉喷嘴与端面呈70°角，送粉量为4.0r/min。
7.如权利要求6所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，第二铁基合金粉末包括如下重量百分数的化学成分：Cr 17.09％，Ni 2.13％，Mo 0.031％，Mn 0.42％，Nb0.14％，余量为Fe及不可避免的杂质；第二铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为55～60HRC。
8.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S3中，待修复部位激光熔覆一层打底层后，对打底层磨削加工并探伤检测，磨削加工的厚度为打底层厚度的一半。
9.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S4中，对高硬度层终加工的方法为，根据曲轴成品尺寸进行最终的磨削加工。
10.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤S4中，对高硬度层终加工后进行硬度检测和表面探伤，使表面硬度≥58HRC，端面无裂纹、气孔。
...【技术特征摘要】
1.一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤s1中，曲轴曲拐处待修复部位预处理的方法为：
3.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤s2中，采用夹持对顶的方式夹持曲轴，将待修复的曲轴曲拐一周等分为1cm的点位，通过机器人联动协调的功能，当曲轴曲拐旋转至最高点时，依次进行点位示教，完成程序逻辑编辑。
4.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，步骤s3中，待修复部位激光熔覆一层打底层的方法为，将第一铁基合金粉末激光熔覆至待修复部位形成打底层，激光熔覆的工艺参数为，激光功率为1800w，光斑尺寸为3mm，机器人运行拟合速度为80cm/min，保护气体为ar，气体流速为9l/min，程序运行轨迹为沿曲拐圆周顺时针联动旋转，激光头与端面呈90°角，旁轴送粉喷嘴与端面呈70°角，送粉量为2.5r/min。
5.如权利要求4所述的一种曲轴曲拐的激光熔覆修复工艺，其特征在于，第一铁基合金粉末包括如下重量百分数的化学成分：cr 19.5％，ni 12.51％，nb 1.23％，mo 2.02％，余量为fe及不可避免的杂质；第一铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为35～40hrc。
6.如权利要求1所述的一种曲轴曲拐的...
【专利技术属性】
技术研发人员：金硕，何建群，王文涛，李进，
申请(专利权)人：山东镭研激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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