[发明专利]一种激光熔覆316L不锈钢优化工艺

说明书

本发明公开了一种激光熔覆316L不锈钢优化工艺，具有如下步骤：对45号钢基材的熔覆面和其与工作台的接触面进行必要预处理；对316L不锈钢粉末进行干燥处理4小时，保证粉末充分干燥；对加工轨迹进行离线编程；进行正交试验；对形状系数ζ进行极差分析；对稀释率D进行极差分析；金相组织分析。本发明着重考虑了以前没有被足够重视的保护气因素，将其作为影响不锈钢加工工艺的因素进行综合考虑，采用本发明得到的最佳工艺参数进行熔覆后，得到的316L不锈钢，能够保证在不影响其机械性能的前提下，获得较好的表面形貌，同时能够改善表面粘粉、气孔、裂纹等缺陷，为激光熔覆不锈钢零件的工艺优化提出了较具体的优化方案。

技术领域

本发明涉及激光表面熔覆技术，具体地说是一种激光熔覆316L不锈钢优化工艺。

背景技术

激光熔覆技术是将材料自下而上地逐层堆积的一种加工方式。和传统制造方式相比，减少了零件制造的约束性，具有较高设计自由度，能制造复杂内腔零件和微小医疗零件。减少工序，一步成形制造，提高零件稳定性和寿命。可以制造化学成分连续变化的功能梯度材料，拓展了特殊两件的制造领域。解决航空航天材料利用率较低，成形困难的难题，激光熔覆技术能够提高贵重金属的利用率。成形件具有精细致密的显微组织，保证零件的机械性能。

目前，现有的激光熔覆技术中没有着重考虑保护气因素，也没有将保护气因素作为影响不锈钢加工工艺的因素进行综合考虑。因此，一种综合保护气因素的激光熔覆316L不锈钢优化工艺亟待研发。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种激光熔覆316L不锈钢优化工艺。本发明采用的技术手段如下：

一种激光熔覆316L不锈钢优化工艺，具有如下步骤，

S1、对45号钢基材的熔覆面和其与工作台的接触面进行必要的机加工磨削处理，对表面锈蚀及氧化进行初步去除，同时保证两个面高度一致，减小熔覆误差；

S2、使用金相砂纸对熔覆面进行打磨，之后使用无水乙醇擦拭，放在通风干燥处备用；

S3、对316L不锈钢粉末进行干燥处理4小时，保证粉末充分干燥；

S4、对加工轨迹进行离线编程，采用Robotmaster软件对所要加工的零件进行工艺轨迹规划，之后进行离线编程，输出SRC格式的编程文件，导入Kuka机器人的控制系统中，为加工做准备；

S5、采用载气式同轴送粉器送粉，半导体激光器照射熔覆面，激光熔覆工艺参数为：激光熔覆头的光斑直径恒定为2mm，离焦量恒定为0mm，送粉气和保护气都采用氩气，送粉气流量恒定为6L/h，改变激光功率、扫描速度、送粉速率和保护气流量进行正交试验，送粉气和保护气均采用稀有气体氩气，能够有效隔绝空气进入熔池，减少粉末氧化状况，成形较光滑表面；

S6、对形状系数ζ进行极差分析，由极差分析结果可知，扫描速度V_S、送粉速率V_f、保护气流速G对形状系数ζ都有很显著影响，激光功率P没有显著影响，得到形状系数同时满足ζ≥3和较大的条件的正交试验样品的工艺参数的取值；

S7、对稀释率D进行极差分析，由极差分析结果可以知道保护气流速G、激光功率P是主要影响因素，以使稀释率D较小为参考标准，结合形状系数的取值，得到多组满足条件的工艺参数；

S8、金相组织分析，根据步骤S7得到的多组工艺参数，制备多组样品，对多组样本的熔池底部、熔池中部和熔覆层顶部，进行金相组织观察，选取金相组织的柱状树枝晶组织排列规则，等轴晶树枝晶致密集中的样品的工艺参数为最佳工艺参数。