[发明专利]一种间歇驻留机械振动控制激光熔覆层气孔的方法无效

专利信息
申请号: 201110337147.6 申请日: 2011-10-31
公开(公告)号: CN102383124A 公开(公告)日: 2012-03-21
发明(设计)人: 蒋业华;刘洪喜;王传琦;周荣;张晓伟 申请(专利权)人: 昆明理工大学
主分类号: C23C24/10 分类号: C23C24/10
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 650093 云*** 国省代码: 云南;53
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摘要:
搜索关键词: 一种 间歇 驻留 机械振动 控制 激光 覆层 气孔 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种间歇驻留机械振动控制激光熔覆层气孔的方法,属表面处理技术领域。

背景技术

随着激光技术的快速发展,激光熔覆技术近十几年来在金属材料表面强化领域得到了广泛的应用。其技术特点是在基材表面添加所需要的熔覆材料,利用高能密度激光束快速加热,使熔覆材料和基底表层同时熔化,并通过基材的激冷作用来实现快速凝固,从而形成与基材呈现冶金结合、且稀释率极低的表面复合涂层。采用激光熔覆在材料和零件表面制备硬质合金涂层一直受到广泛的关注,主要研究工作集中在镍基、钴基和铁基合金中添加少量碳化物形成金属基复合涂层,在金属切削加工、矿山采掘、石油钻井、地质勘探和国防军工等方面得到广泛应用,但气孔一直是激光熔覆硬质合金尚未很好解决的关键问题。

经对国内外公开发表的相关文献检索发现,目前减少熔覆层气孔率和消除气孔的主要方法是向熔覆粉末中加入稀土元素,例如,李强等在《激光杂志》中讲述了在Ni60WC25合金粉末中加入适量In2O3,通过抑制WC分解来降低熔池内C的含量,以减小熔池内形成CO和CO2的可能性,从而减少和消除熔覆层内部气孔。但是此种方式有一定的局限性,不同合金粉末所用稀土元素及配比需要大量实验进行匹配和验证,不利于推广和工程实际应用。

振动应用在金属铸件的历史可以追溯到20世纪50、60年代,当时已有振动可能改变部分微观结构、改善力学性能、减少缺陷的观点。经检索,尚未发现利用外加间歇驻留机械振动来降低激光熔覆层内气孔率和消除表面气孔的方法。

发明内容

本发明的目的是一种间歇驻留机械振动控制激光熔覆层气孔的方法,利用间歇驻留机械振动,抑制和消除在激光熔覆层内部及表面形成的气孔,降低大面积熔覆后的机加工量,从而优化其微观致密程度和降低后续加工量。

本发明的技术方案是:间歇驻留机械振动控制激光熔覆层气孔的方法,使用侧向同步送粉式二氧化碳激光熔覆设备,在基体表面制备激光熔覆层,在激光熔覆过程中,同时引入对基体表面熔池的间歇驻留机械振动,在间歇驻留机械振动的条件下,用普通激光熔覆技术在基体表面制备熔覆层。具体的操作步骤是:首先,对待熔覆基体进行预处理,将基体表面抛光和用丙酮进行清洗后,使用夹具装置将预处理后待熔覆的基体材料固定在振动台的载物台面上,并将振动台置于数控运动台上;然后,设置振动台工艺参数并选择振动方式为间歇驻留机械振动,随即启动振动台将间歇驻留机械振动传递给基体材料,再使用侧向同步送粉式二氧化碳激光熔覆设备,按普通激光熔覆表面处理工艺,在基体表面制备激光熔覆层,用连续激光照射基体表面并通过数控运动台的运动实现激光对基体表面的扫描,同时将在高压氩气保护下的合金粉末喷在连续激光前端,在熔覆基体表面形成合金粉末熔池,利用间歇驻留机械振动从振动到停止再到振动的往复过程所产生的间歇激振力,为熔池中气泡(尤其是微小气泡)上浮提供足够的通道及上浮力,加速熔覆过程中残余气体溢出,抑制熔覆层内部微气泡残留,从而抑制和消除熔覆层内部及表面的缩孔及气孔。

所述机械振动的频率为170~400Hz、振幅为20~90μm,间歇驻留机械振动的间歇-驻留间隔时间为0.5~1.5秒(间歇-驻留每隔0.5~1.5秒自动转换),振动参数根据实际需要在给定范围内选择,保证激光熔覆层的内部微孔和表面气孔达到预期目标即可。振动频率和振幅的调整,可通过调节振动台控制系统的输出功率大小实现;间歇驻留间隔动作和时间通过振动台控制系统输出信号控制;所使用的振动台是普通电磁振动台(普通电磁振动装置)。

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