[发明专利]一种用于钻头表面的激光熔覆方法

说明书

技术领域

一种用于钻头表面的激光熔覆方法，属于激光熔覆增加金属表面性能的领域。

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。

钻头是用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔，并能对已有的孔扩孔的刀具。挖坑作业时，钻头随立轴旋转，同时作轴向移动，钻头需要承受较大的摩擦力以及抗冲击力。传统的钻头一般使用高速钢和优质碳素工具钢制成，但是其硬度低，抗冲击能力差，往往不能满足加工需求。硬质合金钢钻头，虽然能够满足加工需求，但其价格昂贵，成本是原来的5-10倍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钻头表面的激光熔覆方法，通过使粉末与基体材料的均匀混合，使钻头具有较高的耐磨性，强度、硬度，抗冲击性和耐热性。大大增加了钻头的使用寿命。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：一种用于钻头表面的激光熔覆方法，包括：

a．对钻头表面进行预处理；

b．预制合金粉末；

c．通过对钻头工作受力情况的研究，钻头工作时，钻头表面牙轮绕钻头轴线作顺时针方向旋转，牙轮表面与工件接触，产生巨大的摩擦力，采用同轴送粉的方式使用激光器对牙轮表面进行激光熔覆，激光行走方式采用螺旋式行走方式并在熔覆过程中对激光熔覆区域进行惰性气体保护；

d．  后续处理，对熔覆后的钻头表面表面进行后期机加工。

上述的步骤b方法中所用到的粉末为钴基合金粉末，其成分按重量百分比为10-15%碳化钨，0.1-0.3%碳，5-7%氟化钙，2-4%氮化硅，3-5%硼，15-18%铬，1-3%硅，7-9%铁，18-22%钼，余量为钴。以上材料均为100-200目的金属合金粉末。

上述的激光器为光纤激光器，激光波长为1.06μm，输出功率3000W，运行速度为5-10mm/s，扫描宽度为3-6mm，送粉速度为40-60g/min，激光的搭接率为30-50%，激光与钻头表面的交角为82°-87°。

上述的激光器为二氧化碳激光器，激光波长为10.6μm，输出功率4000W，运行速度为5-10mm/s，扫描宽度为3-6mm，送粉速度为40-60g/min，激光的搭接率为30-50%，激光与钻头表面的交角为82°-87°。

上述的熔覆层厚度为0.5-5mm。

上述的步骤c中的惰性气体为氮气、氩气或者氦气。

上述的步骤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。

上述的步骤a中的预处理包括除去钻头表面锈迹、油污及杂质等。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1）使得钻头表面具有较高的抗冲击性、强度、韧性、耐磨性，大大增加了其使用寿命，是之前的2-3倍。

2）通过金相分析，熔覆层具有良好的内部组织结构，无气泡、缩孔、裂纹等缺陷。

3）通过本发明，大大降低了生产成本，提高工作效率。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明

实施例1

一种用于钻头表面的激光熔覆方法，包括：

a.     对钻头表面进行预处理，包括除去关键部位的锈迹、油污及杂质。其中，除去锈迹的方式可以采用化学方式进行消除。

b．预制金属合金粉末，粉末为钴基合金粉末，其成分按重量百分比为：10%碳化钨，0.1%碳，5%氟化钙，2%氮化硅，3%硼，15%铬，1%硅，7%铁，18%钼，余量为钴。以上材料均为100-200目的金属合金粉末。