一种激光熔敷复合粉末及对废旧辊道辊表面再制造的方法技术

本发明专利技术涉及到一种激光熔敷复合粉末，其特征在于包括下述重量组分：Stellite3粉末：5～20%，Y2O3粉末：3～5%，Ni60粉末余量，上述三种粉末的粒度均为140～325目。对废旧辊道辊表面再制造的方法包括车削去除废旧辊道辊表面层、配制激光熔敷粉末、设置工艺参数、感应加热与激光熔敷以及回火热处理等步骤。与现有技术相比较，本发明专利技术能显著提高表面硬度和耐磨性能，可有效减少熔敷层裂纹，提高粉末利用率，可进行大面积激光熔敷表面再制造等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到装备再制造工程
，具体指一种热轧传输辊道辊的激光熔敷复合粉末及对废I日辊道辊表面再制造的方法。
技术介绍
进入21世纪以来，以优质、高效、安全、可靠、节能、节材为目标的装备再制造表面工程技术得到了飞速的发展。尤其是针对因磨损、腐蚀、疲劳而丧失尺寸及表面功能的废旧部件，采用再制造表面工程技术完全可以重新恢复部件尺寸，并赋予其耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等优异性能，形成性能优异的再制造装备或部件产品。以冶金行业为例，磨损、腐蚀、疲劳等对冶金设备造成巨大的损失。我国每年因此而报废的冶金部件如各种轧辊、辊道辊、支撑辊、退火炉底辊、炼钢用氧枪、高炉风口、连铸结晶器等数亿吨，有些还是价格昂贵的进口件。其中辊道辊是传输热轧钢板钢带的关键部件，数量是各种辊类部件中最多的，每年必须耗用大量的备品备件。但这些辊道辊部件的报废大部分是因为表面发生磨损、腐蚀或疲劳而引起的尺寸不够、表面特种功能丧失等，整个部件的基体还可恢复利用。绝大部分可以采用表面强化技术实现再制造，从而实现节能节材、循环利用、减少排放等重大社会效益和经济效益。目前，可用于装备部件再制造的表面强化技术有热喷涂、堆焊、气相沉积、电镀、化学镀、激光熔敷等。其中，电弧堆焊、等离子堆焊技术已经在轧辊、支承辊、辊道辊等冶金部件的表面再制造产业化中获得应用，但它存在的缺点较多，如堆焊稀释率高，堆焊材料与堆焊层成分存在差距；堆焊层热应力和组织应力大，堆焊层容易产生裂纹和剥落；堆焊工件变形和焊后加工余量大；堆焊前需要很高的预热处理温度，工艺复杂，劳动强度大，耗能严重等
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种用于废旧设备表面处理的激光熔覆复合粉末。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种使用激光熔覆粉末对废旧辊道辊表面再制造的方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该激光熔敷复合粉末，其特征在于包括下述重量组分Stellite3 粉末5 20%Y203 粉末3 5%Ni60粉末余量上述三种粉末的粒度均为140 325目。使用所述的热轧传输辊道辊的激光熔敷粉末对废旧辊道辊表面再制造的方法，其特征在于包括下述步骤I)车削去除废旧辊道辊表面的氧化层、疲劳层和表面裂纹，车削量为辊道辊标准尺寸以下2. 5 3. 5mm ;车削完成后先用汽油去除辊道辊表面的油污和铁屑，后用丙酮清洗使辊道辊表面洁净；2)按配比配制所述的激光熔敷粉末，并混合均匀；3)设置感应加热与激光熔敷工艺参数①中频感应加热功率40KW 60KW，功率因数为0. 8 1.0，单匝感应圈直径10Omm 200mm ；②采用3KW光纤激光器和五轴四联动数控机床，激光功率为2 3KW ;采用圆形光斑，光斑直径为2 5mm,通过调节离焦量实现,离焦量为+15mm +50mm ；③采用六通道同轴送粉激光熔敷头,送粉速度20g/min 30g/min ；④激光熔敷保护气为纯度99. 9%的瓶装氩气，气流量为3L/min 7L/min ；⑤沿着激光熔敷方向，感应圈在激光熔敷光斑之前，二者相距50mm IOOmm ;钢丝刷在激光熔敷光斑之后，两者相距80 120mm ；4)感应加热与激光熔敷当辊道辊装夹好 以后，编制数控机床的行走控制程序，首先转动夹紧辊道辊的主轴，主轴转速为5rpm 15rpm，然后开启感应加热电源，待预热部位达到600°C 700°C时，再开启激光器及送粉器，沿激光熔敷方向同步移动感应圈、激光熔敷头及钢丝刷；激光熔敷轨迹为螺旋状，熔敷搭接量为30% 50%，每次熔敷厚度为1. 2mm 1. 5mm，钢丝刷的作用是刷掉熔敷层表面的渣皮或散落的粉末，等钢丝刷刷完全部熔敷层后回到起始位置，再进行第二、第三层熔敷；5)回火热处理激光熔敷辊道辊的回火热处理温度为450°C 600°C，保温时间4 10小时，随炉缓冷至100°c以下出炉空冷。本专利技术专利与现有技术相比具有以下有益效果I )、本专利技术提供了一种用于对废旧设备表面进行激光熔覆的复合粉末配方，I)、本专利技术的具体实施工艺与电弧堆焊、等离子堆焊再制造表面强化技术相比，具有熔敷材料利用率高，熔敷层稀释率小，工件变形小，易实现自动化控制；可以实现在线快速表面预热，无需专门热处理炉预热，节能节材；可在线去除熔敷层表面的渣皮或散落的粉末，加工效率高，减少了人工操作的危险性等优点。而且可以得到细晶粒组织，能显著提高表面硬度和耐磨性能，表面显微硬度最高能达到HV750以上，耐磨性能可提高I倍以上。2)、与单一的激光熔敷工艺相比，可有效减少熔敷层裂纹，提高粉末利用率，可进行大面积激光熔敷表面再制造等优点。附图说明图1为本专利技术实施例的工艺装置示意图。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。图1中1为感应设备，2为熔敷方向，3为熔敷头，4为感应线圈，5为钢丝刷，6为熔敷层。实施例1(I)、将直径为96mm的废旧辊道辊表面的氧化层、疲劳层和表面裂纹车削去除，车削量为辊道辊标准尺寸以下2. 8mm，车削完后用丙酮和汽油去除轧辊表面油污和铁屑。(2)、激光熔敷复合粉末材料配制将粒径为140 325目的粉末Ni60+Stellite3(5%wt) +Y203 (5%wt)在混粉机中混合均匀。(3)、设置感应加热与激光熔敷工艺参数①中频感应加热功率40KW，单匝感应圈直径100mm。②米用3KW光纤激光器和五轴四联动数控机床,激光功率为3KW ;米用圆形光斑，光斑直径为5mm，离焦量为+50mm。③采用六通道同轴送粉激光熔敷头，送粉速度20g/min。④激光熔敷保护气为纯度99. 9%的瓶装氩气，气流量为3L/min。⑤沿着激光熔敷方向，感应圈在激光熔敷光斑之前，二者相距IOOmm ;钢丝刷在激光熔敷光斑之后，两者相距120mm。(4)、感应加热与激光熔敷当辊道辊装夹好以后，编制五轴四联动数控机床CNC控制程序，首先转动夹紧辊道辊的主轴，主轴转速为15rpm，然后开启感应加热电源，待预热部位达到600°C 700°C时，再开启激光器及送粉器，沿激光熔敷方向同步移动感应圈、激光熔敷头及钢丝刷。激光熔敷轨迹为螺旋状，熔敷搭接量为50%，等钢丝刷刷完全部熔敷层表面的渣皮或散落的粉末后回到起始位置，再进行第二、第三层熔敷。(5)、回火热处理激光熔敷辊道辊的回火热处理温度为450°C，保温时间4小时，随炉缓冷至100°C以下出炉空冷。其力学性能测试和表面渗透探伤结果如表I所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔敷复合粉末，其特征在于包括下述重量组分：Stellite3粉末??????????????5～20%Y2O3粉末???????????????????3～5%Ni60粉末???????????????????余量上述三种粉末的粒度均为140～325目。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔敷复合粉末，其特征在于包括下述重量组分 Stellite3 粉末5 20% Y203粉末3 5% Ν 60粉末余量 上述三种粉末的粒度均为140 325目。2.使用如权利要求1所述的激光熔敷复合粉末对废旧辊道辊表面再制造的方法，其特征在于包括下述步骤 1)车削去除废旧辊道辊表面的氧化层、疲劳层和表面裂纹，车削量为辊道辊标准尺寸下的2. 5 3. 5mm ;车削完成后先用汽油去除辊道辊表面的油污和铁屑，后用丙酮清洗使辊道辊表面洁净； 2)按配比配制所述的激光熔敷粉末，并混合均匀； 3)设置感应加热与激光熔敷工艺参数 ①中频感应加热功率40KW 60KW，功率因数为O.8 1. O,单匝感应圈直径100 200mm ； ②采用3KW光纤激光器和五轴四联动数控机床，激光功率为2 3KW;采用圆形光斑，光斑直径为2 5mm,通过调节离焦量实现,离焦量为+15mm +50mm ； ③采用六通道同轴送粉激光熔敷头，送...

【专利技术属性】
技术研发人员：马冰，郑子云，冯胜强，刘光，潘力平，刘红伟，刘琴，马志华，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：