[发明专利]激光表面复合强化修复方法及采用其方法修复的轴类零件

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光表面复合强化修复轴类零件及其制备方法。

背景技术

随着工业不断发展，轴类零件在工业中的使用越来越重要。由于轴类零件工作环境的复杂性，失效形式的种类也有很多种。其中，以磨损为主的表面失效是可以修复的。修复方式可采用大功率激光熔覆技术，对轴类零件表面失效部分进行修复，使得零件恢复到原有尺寸，并且性能如同新品。但是激光熔覆技术中高硬度粉末的开裂问题一直以来都是难以解决的问题。激光熔覆用的高硬度粉末B、Si、C含量较多，这三种元素都能生成硬质相，从而提高熔覆层硬度，但是会导致塑性下降，加大熔覆层开裂性倾向。现在大多数研究人员侧重于通过改变熔覆合金粉末的成分来达到高硬度、高耐磨、抗裂性好的熔覆效果。

除了上述提到的激光熔覆技术外，激光合金化也可以达到强化材料表面性能的目的，在基材表面喷涂合金粉末层，通过激光束与材料表面的相互作用，使材料表面发生物理及化学变化，可以明显提高材料表面硬度及耐磨性，与熔覆相比较，它的缺点在于不能恢复磨损零件表面尺寸。

由此可知，采用激光熔覆及激光合金化两种技术复合强化的方法，既能达到恢复磨损零件表面尺寸的目的，又能保证零件表面高硬度且不产生开裂，但是现有技术中并没有将两种方法相结合用于强化修复轴类零件的方法。

发明内容

本发明的目的是要提供一种激光表面复合强化修复方法及采用其方法修复的轴类零件，既能达到恢复磨损的轴类零件表面尺寸的目的，又能保证零件表面高硬度且不产生开裂。

本发明提供一种对轴类零件进行激光表面复合强化修复的方法，包括：

步骤一，清理轴类零件表面的杂质层，获得清洁后的轴类零件；

步骤二，对所述清洁后的轴类零件进行预加热处理，获得达到预热温度的轴类零件；

步骤三，进行激光熔覆加工，将Fe基合金粉末熔覆于所述达到预热温度的轴类零件的表面，获得熔覆后的轴类零件；

步骤四，采用纳米陶瓷粉对所述熔覆后的轴类零件的表面进行激光合金化加工，获得修复的轴类零件。

优选的，所述激光熔覆加工的工艺参数包括：激光功率1.5-3.5KW、扫描速度3-10mm/s、光斑直径15-20mm、搭接率30-40％以及熔覆厚度1.0-2.0mm。

优选的，所述激光合金化加工的工艺参数包括：激光功率1.5-3.5KW、扫描速度10-30mm/s、光斑直径3-5mm以及搭接率5-15％。

优选的，所述步骤一具体包括：清理所述轴类零件表面的灰尘、氧化膜，再清洗所述轴类零件表面的油污。

优选的，所述预加热处理具体包括：将所述清洁后的轴类零件的预热温度设置为150-250℃，加热1-2小时。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种激光表面复合强化修复的轴类零件，采用上述方法加工而成。

优选的，所述激光表面复合强化修复的轴类零件包括：轴类零件基体和复合强化部；所述复合强化部覆盖于所述轴类零件基体外侧。

优选的，所述复合强化部包括：熔覆层和合金化层。

优选的，所述熔覆层由Fe基合金粉末构成；所述Fe基合金粉末由以下组分组成：C：0.05-0.15％，Si：0.2-0.6％，Cr：15-19％，Ni：11-5％，Mo：0.3-0.9％，Fe余量。

优选的，所述合金化层由纳米陶瓷粉末构成；所述纳米陶瓷粉末由WC、TiC、Cr₂C₃和B₄C组成。

本发明实施例具有以下技术效果：

本发明采用激光熔覆加工与激光合金化加工相配合，激光熔覆加工提高轴类零件材料的耐磨性，使轴类零件材料具有高耐腐蚀性，激光合金化加工使经过激光熔覆加工后的轴类零件外表面发生物理及化学变化，明显提高材料表面硬度及耐磨性，两者相互配合，既能达到恢复磨损的轴类零件表面尺寸的目的，又能保证零件表面高硬度且不产生开裂。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明实施例的对轴类零件进行激光表面复合强化修复的方法流程图。

具体实施方式