[发明专利]一种基于高功率半导体激光器的激光熔覆方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于高功率半导体激光器的激光熔覆方法，包括以下步骤：对还原罐筒体进行预处理：通过半导体激光光束熔化激光熔覆用的合金粉末在处理后的还原罐筒体上形成激光熔覆层；对完成激光熔覆的还原罐筒体进行后续处理。通过对因长期在压力、温度等循环交变载荷下使得还原罐筒体壁减薄而报废的还原罐进行激光熔覆，使得使用寿命与新还原罐相当，降低了成本；并在完成激光熔覆加工修复后，对修复后的还原罐筒体进行检测进一步保证修复部分的可靠性，及时发现激光熔覆修复过程中出现的隐患。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种基于高功率半导体激光器的激光熔覆方法及系统。

背景技术

还原罐在车间内使用，所处的环境含有少量的粉尘、水蒸汽和少量的氯化镁烟气。还原罐是用来反应生成海绵钛的关键设备。在每个循环使用过程中，先作为还原设备(在一定条件下，通过液态镁与四氯化钛发生还原反应生成钛金属的反应器)，再作为蒸馏设备(在高温真空条件下，用来蒸发反应过程中生成的钛金属中的镁和氯化镁等杂质，最终生产出高纯度海绵钛的反应器)。还原罐是一种周期性循环使用的设备，每个周期约为16天。

因此还原罐经常在常温至1050℃范围内加热、冷却循环进行，致使罐体在压力、温度等循环交变载荷下主要出现筒体伸长而导致还原罐筒体壁减薄而报废。对于还原罐因长期在压力和温度循环交变载荷使得筒体伸长进而导致还原罐筒体壁减薄而报废，对于还原罐筒体壁减薄而报废的还原罐如果选择购买新的还原罐进行替换，则钒钛关键设备还原罐的不锈钢罐体每件价值47万元左右；而如果采用激光熔覆技术修复罐体，每件修复件价值在30万元左右，使用寿命与新还原罐基本相当；因此，如何对还原罐筒体进行激光熔覆是我们需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于高功率半导体激光器的激光熔覆方法及系统，能够对因长期在压力、温度等循环交变载荷下使得还原罐筒体壁减薄而报废的还原罐进行激光熔覆，使得使用寿命与新还原罐相当。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于高功率半导体激光器的激光熔覆方法，包括以下步骤：

对还原罐筒体进行预处理：

通过半导体激光光束熔化激光熔覆用的合金粉末在处理后的还原罐筒体上形成激光熔覆层；

对完成激光熔覆的还原罐筒体进行后续处理。

所述的对还原罐筒体进行预处理的步骤如下：

对还原罐筒体进行清洗确定基体上无污染物以及无杂质包覆，并除去基体表面氧化层；

对还原罐筒体进行表面探伤确定基体无裂纹和气孔缺陷。

通过半导体激光进行激光熔覆，其中熔覆工艺参数包括：激光功率5000～10000W，光斑直径3～6mm，离焦量-80～+80mm，送粉速度1～10g/s，扫描速度30～80mm/s。

所述的合金粉末通过软管置于激光熔覆头的送粉筒中，通过同步送粉进行激光熔覆。

所述的激光熔覆层的形成过程包括：

激光束扫描还原罐筒体通过同步送粉在基体上形成宽度为n的第1条激光熔覆带；

在所述第1条激光熔覆带的左侧或者右侧紧邻着通过激光束扫描形成宽度为n的第二条激光熔覆带；

重复以上步骤直到激光熔覆带完全包覆了整个还原罐筒体需要被激光熔覆的部分。

后一条激光熔覆带与前一条激光熔覆带宽度的位置关系为：后一条激光熔覆带紧邻前一条激光熔覆带并在覆盖前一条激光熔覆带宽度m的基础上形成后一条激光熔覆带。

每条激光熔覆带的宽度n等于激光光束光斑直径宽度；后一条激光熔覆带覆盖前一条激光熔覆带的宽度m与每条激光熔覆带宽度n的关系为：m＝n/10。