[发明专利]一种利用硬质合金废料的重载齿轮修复用合金粉末及其修复方法

说明书

本发明涉及一种齿轮的修复用合金粉末及其修复方法，具体公开了一种利用硬质合金废料的重载齿轮修复用合金粉末以及利用激光熔覆修复的方法。所述合金粉末的化学成分及其质量百分比为：25~40%WC、1.5~2.5%Ni、3.0~5.0%Mo、7.0~8.0%Cr、1.5~2.5%C、余量Fe和不可避免的杂质元素。其中，WC来自钢结硬质合金的机械破碎粉末，合金元素添加选用低成本铁合金粉末。所述修复方法为：利用连续激光器对待修复齿面进行预置式激光熔覆，多层熔覆后得到3~5mm的熔覆层；齿形加工并进行最终热处理。本发明所述的修复用合金粉末具有低成本、无污染等优点，同时利用其修复后的重载齿轮表面硬度较高、耐磨性良好，性能优于传统方法制造的齿轮。

技术领域

本发明涉及一种齿轮的修复用合金粉末及其修复方法，尤其涉及一种利用硬质合金废料的重载齿轮修复用合金粉末以及利用激光熔覆修复的方法。

背景技术

重载齿轮作为传动系统中相当重要的一环，其的工作环境也是十分严酷。如汽车变速箱中的低速挡齿轮就是典型的重载齿轮，在使用过程中受周期应力、冲击载荷、热变形等的作用，失效方式有磨粒磨损、黏着磨损、疲劳点蚀、过量塑性变形，长期使用可造成齿轮齿廓出现尺寸超差、磨损沟槽、局部断裂，导致齿轮失效。

目前主流的的齿轮修复技术有堆焊、感应重熔、激光熔覆等。堆焊技术应用最为广泛，其形成的表面组织与基体结合强度高，但其组织粗大且不均匀，热影响区大，堆焊层易开裂是其主要缺点。感应重熔技术形成的组织性能较好，但因工艺原理的限制而在生产应用中不够灵活，这种技术在棒状或筒状零件上应用较多，在不规则形状的零件上应用起来比较困难，且可加工零件的大小受到感应器尺寸的限制。激光熔覆作为近年来兴起的表面工程技术因其优异的综合性能而被给予足够的重视，并且因为产业的规模化而使其成本逐渐降低，得以被广泛应用在生产实际中。与以上两种传统的修复技术相比，激光熔覆技术主要有以下优点：熔覆层与基体为冶金结合；热影响区极小；组织极细；通过结合编程可以精确控制熔覆区域的形状和大小，在各种尺寸和形状的零件上均可灵活运用。

激光熔覆合金体系主要有铁基合金、镍基合金、钻基合金及复合合金粉末等。近年来也出现了在合金粉末体系中加入一定量的高熔点碳化物、氮化物和氧化物陶瓷颗粒等，以制得金属陶瓷复合涂层甚至纯陶瓷涂层来提高熔覆层的耐磨性。但大量添加合金元素和硬质颗粒使得制造涂层的成本变得十分昂贵，在生产实际中的运用受到限制。

针对上述问题本发明充分利用钢结硬质合金废料中的碳化物硬质相与合金元素，在钢结硬质合金破碎后的粉末中补充适量低成本铁合金后用作重载齿轮修复的材料，同时选择性能优异且适应性良好的激光熔覆作为修复手段，在修复成本得到大幅降低的基础上，使得修复后的重载齿轮拥有优秀的耐磨性和疲劳强度，能够在苛刻的条件下稳定服役。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种方便、无污染且经济性良好的重载齿轮修复材料及其修复方法，以降低重载齿轮的修复成本，提高齿轮的耐磨损和抗疲劳性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用硬质合金废料的重载齿轮的修复用合金粉末，其特征在于合金粉末总体的化学成分及其质量百分比为： 25～40％WC、1.5～2.5％Ni、3.0～5.0％Mo、7.0～8.0％Cr、1.5～2.5％C、余量Fe和不可避免的杂质元素。其中，WC为主要成分是WC、Cr、Mo、C和Fe的GW50或GJW50 钢结硬质合金的60-80目的机械破碎粉末，合金元素的添加具体为：Ni选用 60-100目的回收还原镍粉，Cr、Mo和Fe分别采用60-100目的高碳铬铁、60-100 目的钼铁和60-100目还原铁粉补充，C以活性炭粉补充。

本发明还提供了基于上述修复用合金粉末的修复方法，具体包括以下步骤：

步骤1)对待修复齿轮表面进行清洗脱脂以及表面除锈处理；