[发明专利]一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料及方法

说明书

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，特别涉及一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料及方法。

背景技术

轧辊表面一旦出现磨损失效，将导致整个轧辊报废，这会引起巨大的材料浪费。若将轧辊整体换为高速钢辊或硬质合金辊会大幅度增加成本，而且对于轧辊芯部材料是极大的浪费。因此对磨损失效的轧辊的修复强化成为长期困扰轧辊制造行业的重大难题。堆焊修复是轧辊修复领域里研究最多的技术，轧辊堆焊是指在去除了轧辊表面的疲劳层或缺陷以后，采用采用科学的工艺方法和合适的堆焊材料将损耗的轧辊修复至原始直径，其主要优点为轧辊辊径不变。然而堆焊修复技术存在诸多弊端，如工艺复杂,硬度不太高,生产率低，堆焊时轧辊容易产生裂缝、脱落、焊瘤、夹渣等缺陷。热喷涂技术是一种运用热源使涂层材料加热至熔化或半熔化状态，然后采用高速气体使表面材料分散细化并将其高速撞击到基体表面从而形成涂层的工艺过程。涂层具有耐磨损、抗氧化、耐蚀等性能。但是该技术的主要局限性是涂层与基材结合强度较低，而且涂层存在孔隙和残余应力，韧性差，切削加工性较差，在磨损严重轧制过程中容易出现开裂剥落。热喷焊技术是在热喷涂技术基础上发展起来的,热喷焊包括等离子喷焊、火焰喷焊等。它是将喷涂层再进行一次重熔处理，采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现了涂层内部颗粒之间以及涂层与基体的冶金结合，能有效消除孔隙，使零部件表面获得一层性能良好的涂层。但是该技术的缺点主要是热喷焊粉末必须要与基材相匹配，且热喷焊处理过程中基材的变形比热喷涂大得多。激光熔覆技术是一种优质、高效、节能和环保的表面改性技术，在军事、航空宇航、造船、钢铁等诸多领域有着巨大的应用潜力。其与堆焊、热喷涂、热喷焊等传统的表面改性技术相比具有以下优点：(1)熔覆层稀释度低，受污染小，且可精确控制，从而保证了熔覆层能获得预期的表面性能；(2)适用的材料体系广泛，可以在低熔点金属表面熔覆高熔点合金粉末，也可以对许多陶瓷材料进行激光熔覆，得到完整致密的冶金结合涂层；(3)对基体材料热影响较小，且基体热变形小，因而可以对成形工件表面进行局部选区激光熔覆处理；(4)可以按照使用性能要求，通过设计选配不同熔覆材料体系，从而得到理想的熔覆层；(5)可以对失效的零部件进行修复处理；(6)涂层厚度可调可控，且工艺灵活，易于实现自动化。因此，激光熔覆技术修复强化轧辊表面技术成为提高轧辊耐磨性、延长轧辊使用寿命的一个重要发展方向和途径，得到了广泛的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料，采用该熔覆材料制备的熔覆层耐磨损性能和耐热疲劳性能更好，使用寿命更长；本发明还同时提供了一种激光熔覆修复热轧辊的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种激光熔覆修复热轧辊的熔覆材料，所述熔覆材料为添加TiC硬质相的镍基自熔合金粉末Ni60A，其中TiC硬质相的添加量为：5％～15wt％；镍基自熔合金粉末Ni60A的组成成分按重量百分比为：0.5％～1.1％的C、3.5％～5.5％的Si、3.0％～4.5％的B、15％～20％的Cr和0～5.0％的Fe，其余量为Ni。

优选的，所述镍基自熔合金粉末Ni60A的粒度为150～320目，TiC硬质相的粒度为300目，纯度为99％。

本发明还同时提供了一种激光熔覆修复热轧辊的方法，包括如下步骤：

(1)熔覆粉末配比：在镍基自熔合金粉末Ni60A中添加TiC硬质相，其中TiC硬质相的添加量为：5％～15wt％，镍基自熔合金粉末Ni60A，其组成成分按重量百分比为：0.5％～1.1％的C、3.5％～5.5％的Si、3.0％～4.5％的B、15％～20％的Cr和0～5.0％的Fe，其余量为Ni；

(2)将步骤(1)中的熔覆粉末通过混粉机进行混合，将混合均匀的粉末用于轧辊磨损失效位置，按照熔覆工艺参数进行激光熔覆修复。

优选的，所述熔覆工艺参数为：冶金热轧辊预热至200℃，送粉量为22g/min-32g/min，激光功率P＝1.8Kw-2.2Kw，高斯光斑半径R＝3mm,扫描速度V＝6mm/s-8mm/s，搭接率为50％。

采用本发明所述熔覆材料制备的熔覆层，不仅能恢复失效热轧辊原始尺寸，而且熔覆层硬度、耐磨损性能、耐热疲劳性能都比基体材料更优异，延长了其使用寿命，降低辊耗，减少了企业生产成本。

具体实施方式