【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面加工处理，具体涉及一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5hrc的抛光方法。
技术介绍
1、超高速激光熔覆制备的熔覆层表面粗糙度较常规激光熔覆层的粗糙度低，但增材过程中仍然存在表面凹凸不平晶粒。若熔覆层表面凹凸不平晶粒不进行处理，下一轮激光熔覆制造时，凹凸不平晶粒会改变轧辊表面对激光吸收率，使得激光成形时高温熔体热毛细流动态铺展一致性被严重影响，直接导致增材层表面硬度波动≥10hrc。
2、激光增材制造过程中m2高速钢熔覆层表面粗糙度ra≥50μm，而且增材层温度较高，因此无法采用常规电化学抛光和电解抛光等手段，若采用会造成m2高速钢增材层经历淬火而导致开裂。要想提高激光熔覆制造冷轧工作辊的性能，必须要开发去除熔覆层表面凹凸不平晶粒的高效技术，实现激光熔覆制造冷轧工作辊m2高速钢增材层表面同步抛光。
3、要实现超高速激光熔覆增材制造m2高速钢同步抛光，会面临以下技术难点：①在线抛光会造成轧辊振动，影响成形精度，进而影响增材层表面硬度波动性＞5hrc；②在线抛光粗晶粒难度大，极易造成非常难同步，导致增材表面硬度波动性＞5hrc。目前同步抛光技术在超高速激光熔覆增材制造m2高速钢增材层中未见应用。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5hrc的抛光方法，显著降低激光熔覆涂层的表面粗糙度，降低硬度波动。
2、本专利技术实施例提供一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5hrc的抛光方法，先后对激光熔覆涂
3、激光抛光时的抛光温度为350-400℃；
4、所述激光抛光采用脉冲激光，脉冲占空比≤40%，脉冲频率≤30khz，波长为3-6μm，激光能量密度分布为均匀分布，激光光斑为矩形光斑或线光斑，所述激光光斑为矩形光斑时，光斑尺寸为1-1.5mm×3-5mm；
5、激光抛光后，表面硬度低于平均值且表面硬度波动性在5-8hrc的区域，进行等离子抛光时的抛光温度为120-150℃；表面硬度高于平均值且表面硬度波动性在5-8hrc的区域，进行等离子抛光时的抛光温度为450-500℃；
6、所述等离子抛光时，等离子光斑为矩形光斑，尺寸为0.5-1mm×2-4mm。
7、“×”的前后分别为矩形的长、宽或者宽、长。
8、其中一个实施例中，所述激光熔覆涂层为涂覆在轧辊表面的激光熔覆涂层，优选的，所述激光熔覆涂层的材料为m2高速钢粉末。
9、其中一个实施例中，所述激光抛光采用两个对向设置的激光束进行，两个所述激光抛光同频，所述等离子抛光采用两个对向设置的等离子束进行。
10、其中一个实施例中，控制所述激光抛光的位置，所述激光抛光的位置和激光熔覆的位置的距离为120-260mm。
11、其中一个实施例中，所述激光抛光和等离子抛光后，再次进行激光熔覆。
12、其中一个实施例中，所述激光抛光的激光功率p为400w，扫描速度v为15mm/s，抛光时间为3min。
13、本申请的抛光方法可以解决在线抛光带来的问题，在线抛光一般会造成轧辊振动影响成形精度，本专利技术提出采用两束激光束或等离子束对向同步抛光，抵消抛光产生的振动。但是并不是说常规的抛光方法就能解决振动问题，本专利技术能解决振动问题，降低粗糙度，重点在于：①激光为脉冲形式，且为同频对向抛光，否则无法抵消对向同步抛光带来的振动问题；②激光抛光为第一道粗抛光，关键在于抵消振动和提高抛光效率，因此脉冲激光波段为3-6μm，能很好实现m2高速钢表面抛光前ra≥50μm，抛光后达ra≤20μm；③激光光斑模式必须为矩形光斑或线光斑，且能量密度必须分布均匀，不能为高斯分布的能量密度，否则抛光效果极差，达不到m2高速钢表面抛光前ra≥50μm，抛光后达ra≤20μm的要求；④激光光斑尺寸不能过大，否则抛光效果极差，合适光斑尺寸为1-1.5mm×3-5mm，尤其光斑尺寸宽度不能大于2mm。
14、采用2束激光对向同步抛光作为粗抛光工序后，再采用2束等离子对向同步抛光作为精抛光工序。特别需要注意的是，激光抛光与等离子抛光不能同时开启，否则无法抵消抛光带来的振动问题。而且等离子光斑尺寸为0.5-1mm×2-4mm，尤其光斑尺寸宽度不能大于1.5mm，否则会造成增材层表面抛光光洁度波动标准差＞3μm。
15、由于冷轧工作辊表面成形m2高速钢增材层需要硬度≥60hrc以及均匀的表面硬度波动性≤5hrc，这关键在于控制抛光造成的温度应低于马氏体转变点温度，否则会造成m2高速钢表面硬度硬度下降，这可通过采用在线冷却技术控温。但m2高速钢表面温度过低，也会降低抛光效果和抛光效率，合适的m2高速钢增材层表面抛光温度为350-400℃。由于先进行的激光抛光会造成温度升高，再进行等离子抛光就会温度更高，因此需要采用温度检测仪监测其抛光温度是否维持在350-400℃之间，一旦超越该抛光温度，应马上调节在线冷却技术给予解决，否则获得m2高速钢增材层表面硬度均匀性会大于5hrc。
16、由于靠近超高速激光熔覆头工作位置的抛光温度＞400℃，需要把抛光头远离激光熔覆头工作位置≥120mm，但又不能≤260mm，否则会造成抛光温度≤350℃。为了能达到增材制造m2高速钢表面硬度波动性≤5hrc的抛光效果，应选择冷轧工作辊表面增材层抛光位置温度为350℃区域进行抛光，这是因为抛光过程会进一步导致其温度升高，若直接选择400℃的抛光位置进行抛光，就极难使抛光温度维持在350-400℃区间范围。抛光过程温度的稳定维持是决定增材制造m2高速钢表面硬度波动性≤5hrc的重要因素。为了能很好控制冷轧工作辊表面的抛光温度，引入在线冷却方法柔性调控其温度维持在350-400℃区间范围内。而对于这种超高速激光熔覆增材制造过程的在线抛光，一般不会想到去控制温度，更不会想到去控制在350-400℃。
17、本专利技术实施例提供一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5hrc的抛光装置，包括激光抛光机和等离子抛光机，抛光前，所述激光熔覆涂层的粗糙度ra≤100μm，硬度为55-65hrc；激光抛光时的抛光温度为350-400℃；
18、所述激光抛光采用脉冲激光，脉冲占空比≤40%，脉冲频率≤30khz，波长为3-6μm，激光能量密度分布为均匀分布，激光光斑为矩形光斑或线光斑，所述激光光斑为矩形光斑时，光斑尺寸为1-1.5mm×3-5mm；
19、激光抛光后，表面硬度低于平均值且表面硬度波动性在5-8hrc的区域，进行等离子抛光时的抛光温度为120-150℃；表面硬度高于平均值且表面硬度波动性在5-8hrc的区域，进行等离子抛光时的抛光温度为450-500℃；
20、所述等离子抛光时，等离子光斑为矩形光斑，尺寸为0.5-1mm×2-4mm。
21、其中一个实施例中，所述激光抛光机的数量为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5HRC的抛光方法，其特征是，先后对激光熔覆涂层进行激光抛光和等离子抛光，所述激光熔覆涂层的粗糙度Ra≤100μm，硬度为55-65HRC；
2.如权利要求1所述的抛光方法，其特征是，所述激光熔覆涂层为涂覆在轧辊表面的激光熔覆涂层。
3.如权利要求2所述的抛光方法，其特征是，所述激光熔覆涂层的材料为M2高速钢粉末。
4.如权利要求1所述的抛光方法，其特征是，所述激光抛光采用两个对向设置的激光束进行，两个所述激光抛光同频，所述等离子抛光采用两个对向设置的等离子束进行。
5.如权利要求1-4任一项所述的抛光方法，其特征是，控制所述激光抛光的位置，所述激光抛光的位置和激光熔覆的位置的距离为120-260mm。
6.如权利要求1-4任一项所述的抛光方法，其特征是，所述激光抛光和等离子抛光后，再次进行激光熔覆。
7.如权利要求1-4任一项所述的抛光方法，其特征是，所述激光抛光的激光功率P为400W，扫描速度V为15mm/s，抛光时间为3min。
8.一种激光增材高速钢表面
9.如权利要求8所述的抛光装置，其特征是，所述激光抛光机的数量为两个，两个激光抛光机对向设置，所述等离子抛光机的数量为两个，两个等离子抛光机对向设置。
10.如权利要求8所述的抛光装置，其特征是，控制所述激光抛光机的位置，所述激光抛光机的位置和激光熔覆的位置的距离为120-260mm。
...【技术特征摘要】
1.一种激光增材高速钢表面硬度波动≤5hrc的抛光方法，其特征是，先后对激光熔覆涂层进行激光抛光和等离子抛光，所述激光熔覆涂层的粗糙度ra≤100μm，硬度为55-65hrc；
2.如权利要求1所述的抛光方法，其特征是，所述激光熔覆涂层为涂覆在轧辊表面的激光熔覆涂层。
3.如权利要求2所述的抛光方法，其特征是，所述激光熔覆涂层的材料为m2高速钢粉末。
4.如权利要求1所述的抛光方法，其特征是，所述激光抛光采用两个对向设置的激光束进行，两个所述激光抛光同频，所述等离子抛光采用两个对向设置的等离子束进行。
5.如权利要求1-4任一项所述的抛光方法，其特征是，控制所述激光抛光的位置，所述激光抛光的位置和激光熔覆的位置的距离为120-260mm。
6.如权利要求1-4任一项所述的抛光方...
【专利技术属性】
技术研发人员：林英华，彭龙生，王开明，王新林，李明军，刘俊峰，王志龙，刘立培，高春玲，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。