[发明专利]一种用于穿孔顶头表面的激光熔覆方法

说明书

技术领域

 本发明属于激光加工制造领域，特别涉及一种用于穿孔顶头表面的激光熔覆方法。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性的特点，现在正被越来越多的领域所使用，激光熔覆就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金属材料表面，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，同时填注新的粉末材料，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层。待激光光束经过以后，液态金属层迅速冷却由此在金属表面形成一层固态的熔覆层。激光熔覆可及大的改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。

     穿孔顶头是无缝钢管生产中的关键工具，其质量的好坏，使用寿命的长短直接影响钢管生产的产量、质量和企业的经济效益，顶头在工作时，温度在1000℃左右，不仅要承受强大的轴向压力，而且要克服与毛管内壁之间产生的强大变形摩擦力。在生产过程中易产生变形，开裂等问题，因此，要求其具有良好的耐磨性和抗高温氧化性，以满足恶劣的生产使用条件。

发明内容

本发明提供了一种用于穿孔顶头表面的激光熔覆方法，熔覆后的穿孔顶头具有较高的韧性，强度，耐热性和抗氧化性，大大提高了穿孔顶头的使用寿命。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：

a .预制合金粉末；

b.顶头表面预处理；

c.根据穿孔顶头自身形状以及对钢管进行机加工过程中承受力的方向不同，控制激光束的加工走向；采用同步送粉方式，将预制的合金粉末在穿孔顶头表面迅速熔化，形成一层合金熔覆层，并同时对激光熔覆区域进行同步惰性气体保护；

d.对熔覆后的穿孔顶头进行后续处理。

    作为一种优选方案，所述的粉末为镍基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计包含：10-11%碳化硅，0.2-0.5%碳，4-5%氟化钙，1-3%氮化硅，1.5-1.8%钒，2-4%硅，6-7%铁，17-19%钼，15-16%铬，余量为镍。

    作为一种优选方案，所述的表面预处理是指去除顶头表面锈迹、油污及杂质等。

    作为一种优选方案，所述由于穿孔顶头由四个部分组成：鼻部，穿孔锥，辗轧锥,反向锥，考虑到其本身四个面不在同一平面，穿孔顶头工作时。受到的轴向压力和摩擦力，激光束采用螺旋运行方式的加工走向。激光束的位置，参数，以及运动轨迹根据每个熔覆面的不同做出相应调整，激光束与四个被加工面的夹角为80-85°

    作为一种优选方案，所述的激光发生器参数选用范围，激光功率为2000-4000W，激光扫描宽度为2-6mm，激光扫描速度为5-12mm／s ，送粉量为10-20g／min.激光搭接率为30-60%.

    作为一种优选方案，所述的熔覆层厚度为0.5-3mm。

    作为一种优选方案，所述的惰性气体为氮气或者氩气。

    作为一种优选方案，所述的所述的步骤d中后续处理包括对工件尺寸或者表面精度未符合设计要求的部位进行后期机加工

     采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

   1、通过本发明激光熔覆后的穿孔顶头，内部组织优良，无气泡，气孔，裂纹等缺陷。

2、通过本发明激光熔覆后的穿孔顶头，，韧性，强度，耐热性和抗氧化性都大大提高了

   3、通过本发明，大大降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1为本发明的示意图。

附图中所标注的序列号含义如下：

L 穿孔顶头；L1 鼻部；L2 穿孔锥；L3 辗轧锥；L4反向锥；L5 待加工表面。 

具体实施方式

      下面通过具体实施例对本发明进行详细说明

实施例1

一种用于穿孔顶头表面的激光熔覆方法，包括以下步骤：

a、预制合金粉末，所述的粉末为镍基金属陶瓷合金粉末，优选配比为：包含10%碳化硅，0.2%碳，4%氟化钙，1%氮化硅，1.5%钒，2%硅，6%铁，17%钼，15%铬，余量为镍；

b、顶头表面预处理，去除顶头表面锈迹、油污及杂质等，获得清洁表面；