[发明专利]等离子束-超声波复合装置及利用其制备无裂纹膨胀锥的方法

权利要求书

1.一种无裂纹膨胀锥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)按照如下配方分别配制混合均匀的内合金层、中合金层和外合金层的铁基合金粉；

所述内合金层的铁基合金粉的组分按照质量百分比计为：5～8％WC、0.5～1％Si、0.3～0.6％Mn、0.05～0.09％Nb、0.12～0.2％Cr、0.4～0.6％Mo、0.2～0.3％V，余量为铁；

所述中合金层的铁基合金粉的组分按照质量百分比计为：8～15％WC、0.6～1.2％Si、0.4～0.7％Mn、0.05～0.09％Nb、0.15～0.25％Cr、0.5～0.7％Mo、0.2～0.3％V，余量为铁；

所述外合金层的铁基合金粉的组分按照质量百分比计为：15～25％WC、1.0～1.4％Si、0.7～1.0％Mn、0.05～0.09％Nb、0.2～0.3％Cr、0.8～1％Mo、0.2～0.3％V，余量为铁；

2)利用等离子束-超声波复合装置，在超声波振动的条件下对待处理的毛坯膨胀锥进行如下处理：

首先，将所述内合金层的铁基合金粉在所述毛坯膨胀锥表面形成内保护层，冷却、精磨，使所述内保护层清洁且厚度一致；

然后，将所述中合金层的铁基合金粉在所述内保护层的表面形成中保护层，冷却、精磨，使所述中保护层清洁且厚度一致；

最后，将所述外合金层的铁基合金粉在所述中保护层的表面形成外保护层，冷却；在所述毛坯膨胀锥的中心部位车削内丝扣及过流通道，精磨表面及过流通道，得到所述无裂纹膨胀锥；

所述等离子束-超声波复合装置包括等离子束表面处理机和设置于所述等离子束表面处理机的样品安装轴上的超声波振子、以及与所述超声波振子连接的超声波发生器。

2.如权利要求1所述无裂纹膨胀锥的制备方法，其特征在于：

利用等离子束-超声波复合装置将所述内合金层的铁基合金粉在所述毛坯膨胀锥表面形成内保护层的条件为：在氦气保护条件下，工作电流：220～230A，工作电压：35～38V，保护气流量：1.5m³/h，等离子气体流量1.0～1.2m³/h，送粉气流量0.5～0.7m³/h，送粉量4～4.5g/min，喷嘴距表面距离12mm，扫描速度60～80mm/min，搭接率为35％，超声波振子的频率16kHz、振幅40～60μm；

利用等离子束-超声波复合装置将所述中合金层的铁基合金粉在所述内保护层的表面形成中保护层的条件为：采用氦气保护，工作电流：230～240A，工作电压：38～40V，保护气流量：1.2m³/h，等离子气体流量0.8～1.0m³/h，送粉气流量0.5～0.6m³/h，送粉量3.8～4.2g/min，喷嘴距表面距离16mm，扫描速度60～80mm/min，搭接率为40％，超声波振子的频率18kHz、振幅60～80μm；

利用等离子束-超声波复合装置将所述外合金层的铁基合金粉在所述中保护层的表面形成外保护层的条件为：采用氦气保护，工作电流：250～260A，工作电压：40～42V，保护气流量：1.0m³/h，等离子气体流量0.7～0.8m³/h，送粉气流量0.5～0.6m³/h，送粉量3.6～4.0g/min，喷嘴距表面距离16mm，扫描速度60～80mm/min，搭接率为40％，超声波振子的频率20kHz、振幅80～100μm。

3.如权利要求1或2所述无裂纹膨胀锥的制备方法，其特征在于：所述内合金层、中合金层和外合金层的铁基合金粉粒度为60～80目，经干燥处理。

4.如权利要求1所述无裂纹膨胀锥的制备方法，其特征在于：使用的等离子束-超声波复合装置的超声波振子单侧开口，卡在所述样品安装轴上；

同时所述超声波振子下侧安装有橡胶垫，缓冲超声波振子对所述样品安装轴带来的振动。