[发明专利]铝箔轧辊裂纹的激光修复工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆方法，尤其是一种轧辊裂纹的激光熔覆修复方法。

背景技术

近年来，随着铝箔材料在香烟包装、装饰、商标、食品保装和保鲜、电子元件及医药工业等行业应用越来越广泛，需求量逐年增加，从而对铝箔加工设备也有更高的使用寿命要求。由于铝箔轧辊的使用条件和环境会导致轧辊在使用过程中辊身出现高度疲劳引起的表面淬硬层剥落或裂纹，裂纹深度可达20mm，导致轧辊失效无法使用。如果直接更换新轧辊，会大大增加设备及产品的成本。由于淬火辊表面硬度极高，采用普通的堆焊方法就会极易出现裂纹、气孔、硬度不足等缺陷，使此材质类型的轧辊修复陷入困境。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。由于铝箔轧辊裂纹较深，普通的激光熔覆工艺充填裂纹时的效果并不好。如何将激光熔覆技术有效的应用于轧辊裂纹修复，尤其是如何修复深度达20mm的裂纹，是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对轧辊裂纹进行激光熔覆，有效的填补裂纹使其达到使用要求的铝箔轧辊裂纹的激光修复工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铝箔轧辊裂纹的激光修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A.对轧辊进行清理，对轧辊的裂痕、直角或剥落层进行打磨清理，直至没有裂纹缺陷；

B.对轧辊进行低温预热，预热温度为180℃至250℃；

C.优化工艺参数，对轧辊上打磨清理出的凹坑进行激光熔覆，在此过程中，振动轧辊，并保持轧辊温度为180℃至250℃，直至凹坑被填满，且熔覆层高出辊面；

采用同步送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对凹坑进行连续搭接扫描；激光功率为2000W至2200W，标高为260mm至275mm，光斑尺寸为10mm×1.8mm，扫描速度为120mm/min至150mm/min，搭接量为3mm，送粉量为6g/min 至12g/min；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是Cr：10%至15%，B：1%至2%，Si：0.5%至1.5%，其余为Fe；

D.进行检测。

为了使得修复过后的轧辊留有加工余量，经过加工后辊径能够达到要求，一种优选的技术方案是：上述步骤C中熔覆层高出辊面0.3mm至1mm。

为了使得轧辊裂纹在激光熔覆的过程中修复成功，并且获得更好的修复效果，一种优选的技术方案是：上述步骤A是将轧辊上的灰尘、油污、锈蚀清除；对轧辊进行径向、端面跳动检验，确定轧辊变形量。

为了保证修复后的轧辊的质量，一种优选的技术方案是：上述步骤D是检测轧辊表面硬度；检测轧辊变形量；对轧辊表面进行机械加工；进行探伤、校验。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明的铝箔轧辊裂纹的激光修复工艺中采用的合金粉末利用Cr元素对铁基合金进行元素强化，通过添加适量的B、Si使合金在凝固后形成以奥氏体为主的基体，以满足其硬度要求，且同时具有很好的润湿性、自熔性、抗裂性、成形性、工艺稳定性，能够防止在熔覆过程中产生裂纹。该工艺采用宽带激光束，效率更高。该工艺采用同步送粉的方式，严格控制合金粉的成分和送粉量，并对激光功率、扫描速度、搭接量等进行了优化；另外，该工艺还采用了预热的方法防止产生淬硬组织，采用振动的方法消除焊接应力。该工艺可以在熔覆层厚度达到20mm时，依然使得熔覆层的组织均匀性好，熔覆层与基体的熔合率高、结合紧密，轧辊变形量小，轧辊表面没有裂纹和气孔，硬度达到52HRC至55HRC，具有很好的耐磨性。

具体实施方式

本实施例的铝箔轧辊裂纹的激光修复工艺的具体步骤如下：

A.对待修复的轧辊进行清理。

将轧辊上的灰尘、油污、锈蚀等清除；检测轧辊各部位的尺寸，确定失效部位及其磨损量；对轧辊进行径向、端面跳动检验，检验轧辊是否有变形现象；通过角磨砂轮对轧辊的裂痕、直角或剥落层进行打磨清理，直至没有裂纹缺陷。

B. 对轧辊进行低温预热，预热温度为200℃。