[发明专利]一种高合金激光快速修复方法

说明书

本发明公开了一种高合金激光快速修复方法，属于激光熔覆技术领域，其包括如下步骤：步骤1，对待修复球墨铸铁轧辊进行机加工，去除疲劳层；步骤2，对待修复球墨铸铁轧辊局部加热；步骤3，激光涂覆过渡层，过渡层材料选择HRC40度的合金材料；步骤4，对上述步骤3涂覆过渡层后的轧辊二次机加工，保留厚度0.5‑1.5mm；步骤5，激光涂覆表面层；步骤6，对上述步骤5涂覆表面层后的轧辊三次机加工，去除毛刺。本发明通过对超厚、大面积激光快速立体成形成套设备的研发集成、熔覆材料的成分设计、工艺参数的确定等方面，显著提高了球墨铸铁轧辊及其高端关键零部件的再制造技术水平。

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，具体地说，涉及一种高合金激光快速修复方法。

背景技术

再制造是以废旧产品的零部件为毛坯，主要以先进的表面工程技术为修复手段，在损伤的零件表面制备一薄层耐磨、耐蚀、抗疲劳的表面涂层，使其性能和质量恢复甚至超过新品状态。

激光快速立体成形是指大尺度的激光熔覆(Laser Cladding)技术，是一种新型的零部件制造和再制造技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。

随着激光熔覆技术的成熟与发展，陆续成功地应用于瓦楞辊、缸套火焰环、发动机部件等，实现了以激光为主要加工手段对各种高附加值关键金属部件的修复。随着科学技术和工程技术的发展与需要，金属部件工作的条件愈来愈苛刻，经常工作在高交变应力、高温、高速、高腐蚀等极端条件下。因此，制造金属部件的材料需要同时具有多种性能才能满足零件特殊的服役条件。而且这些部件的制造成本高、制造周期长，一旦失效产生巨大的经济损失和安全事故。如轮机装备中，各类重要的部件如：叶片、转子轴颈、阀杆、叶轮、阀门等；飞机发动机、内燃机部件等。这些工程上的技术难题，为激光熔覆技术提出了新的挑战。因此，如何解决极端条件下失效零部件的修复问题是十分迫切的。

为解决极端条件下失效零部件的修复问题，则需要成功进行超厚、大面积激光熔覆，这不仅需要先进的激光器，还需要先进的熔覆加工头，以及先进的机器人和控制系统，还有工艺控制技术。目前世界上已知的最先进的激光熔覆技术所能达到的技术为：超厚，Joining Technologies可达3英寸即76mm，大面积，Alabama Laser可达1200mm x18000mm，高速，6kw光纤激光器最快的可达18kg/h。

但值得指出的是，上述先进技术仅仅是各个公司在不同工况下所能达到的单一技术指标，不能反应行业综合技术现状，尤其是针对不同领域、不同工况情况下，技术的复杂性则进一步提高。

球墨铸铁轧辊及其高端关键零部件的失效主要有断裂、腐蚀和磨损三种，而磨损失效占到了80％。据统计，我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿元以上，仅磨料磨损每年就有消耗300多万吨金属耐磨材料。而球墨铸铁轧辊作为消耗量很大的轧制工具，其性能影响到钢材的质量，其成本影响到钢材的成本；目前球墨铸铁轧辊的主流制造方法还是离心复合铸造，工作层组织粗大、宏观偏析严重、碳化物分布不均匀，结合层容易结合不良，这些造成了球墨铸铁轧辊性能不够好也不够稳定；球墨铸铁轧辊的工作层只占到整个轧辊重量的20％左右，用完这部分就要报废，剩下的80％的金属就得重新熔炼才能被使用，这需要消耗大量的电力(加工每吨球墨铸铁轧辊至少需要1500度电)，而且由于金属熔炼中存在着组织遗传的问题，作为回料的废辊在熔炼时容易把一些缺陷遗传到新辊中，影响到新辊的性能；由此可见，球墨铸铁轧辊的再制造对于轧辊行业和钢铁行业的节能减排和降本增效都有着重大的意义。