[发明专利]一种密封面的激光复合处理方法

说明书

本发明公开了一种密封面的激光复合处理方法，该方法复合了激光熔覆和激光仿生微造型技术，从材料和机械上来提高阀门的耐冲蚀性、耐磨性和耐腐蚀性。具体为：用激光熔覆技术在密封面熔覆一层硬质合金层，然后对熔覆后的密封面进行精加工，达到要求的表面粗糙度和几何精度后，再在密封面进行分区异构仿生微造型，即在容易产生冲蚀的密封面区域用激光加工出减阻仿生微造型，在容易磨损的密封面区域加工出减磨仿生微造型。

技术领域

本发明涉及一种提高密封面耐冲蚀、耐擦伤和耐腐蚀特性的处理方法，经激光熔覆和激光仿生微造型复合加工工艺，在材料和机械两个方面上来提高密封面的综合使用性能。

背景技术

在核电厂、热电厂、化工厂等存在大量的管道和阀门，这些管道之间需要法兰进行连接，需要阀门来控制管道内介质的通断和流速。阀门通过阀门内密封面的开闭来控制管道内介质的流速和通断，法兰盘需要密封面来防止管道内介质的流出，这对法兰的连接和阀门的关闭都有密封要求，因此法兰和阀门的密封面都需要特殊处理。法兰的密封面和阀门的密封面由于受到流体介质的冲蚀和管道内介质中夹杂的颗粒磨损和腐蚀，主要会出现三种失效形式：冲蚀失效、擦伤失效、腐蚀失效。

冲蚀失效一般是指由外部机械力作用下使材料表面被破坏的现象。例如，核电阀门在工作过程中，其密封面不断地受到高温高压的介质冲击，使密封面的材料产生疲劳破坏，最终使密封面失效。擦伤失效是指密封面相对运动过程中，两密封面之间比压较高，密封面之间会产生较大的压紧力，导致密封面之间产生“粘结”作用破坏阀门密封面；介质中的硬质颗粒的挤入，造成密封面“犁入”拉伤，也会破坏密封面。腐蚀失效是指密封面材料在酸、碱、盐等腐蚀性介质的作用下发生氧化还原反应，使密封面产生穿孔、麻点等形式的破坏。不同类型的阀门工况不一样，其失效的主要形式亦有不同。截止阀、节流阀、安全阀、减压阀、蝶阀等调节管路的流量和压力，其密封面的失效形式主要为冲蚀、有擦伤。闸阀、球阀主要起接通和切断管路各段介质的作用、密封面相对运动比较多，其密封面失效形式主要为擦伤、有冲蚀。

为了使密封面具有抗冲蚀、耐擦伤、耐腐蚀等特性，现阶段较为常见的阀门密封面处理方法是在阀门密封面堆焊或熔覆一层硬质合金。传统的密封面堆焊方法，例如手工电弧焊堆焊、氧—乙炔焰堆焊、钨极氩焊堆焊、等离子弧堆焊，加工出的堆焊层质量并不理想例如会出现晶粒粗大，组织疏松，堆焊层与基体连接不牢固。使用激光熔覆技术在密封面基体熔覆一层硬质合金可以改善熔覆层的加工质量，但对于一些特殊工况的密封面，激光熔覆加工的耐冲蚀、耐擦伤和耐腐蚀效果不是很理想，仅仅使用激光熔覆技术很难有效的提高密封面的耐冲蚀、耐擦伤、耐腐蚀特性，例如核电阀门的密封面会受到高温高压介质的冲击，其密封面经常会发生冲蚀失效和擦伤失效，因此需要一种新的激光复合处理方法来有效的提高阀门密封面的使用性能。

发明内容

为了解决目前密封面加工方法存在的不足，本发明一种分别从材料和机械两个方面来提高密封面耐冲蚀、耐擦伤和耐腐蚀的特性的密封面处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种密封面激光复合处理方法，先用激光熔覆技术在密封面熔覆一层硬质合金，然后对密封面进行精加工使密封面达到设计的表面粗糙度和几何精度，接着对精加工后的密封面进行分区异构仿生微造型。

本发明的进一步改进在于：以通过以下步骤来实施：

（1）将密封面基体加工到工艺设计的尺寸精度几何精度和表面粗糙度；

（2）根据密封面基体的材料和熔覆层厚度确定激光熔覆的光斑大小、激光功率、送粉速度、激光熔覆速度，根据密封面的几何形状确定激光熔覆表面成型路径，然后对密封面进行激光熔覆；

（3）对熔覆后的密封面进行车削加工、磨削，使之密封面达到设计的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度；