[发明专利]激光制造与再制造结晶器铜板变形控制方法

说明书

本发明涉及激光制造与再制造结晶器铜板在制造过程中的变形控制方法，具体为：铜板预弯+曲面工装法、分区熔覆+热处理法和边熔覆+边热处理法。本发明的方法在激光制造过程中，能有效控制结晶器铜板过程中造成的变形不可控，尤其是尺寸较大的并且濒临下线的结晶器主板；通过本发明的方法制备出的结晶器铜板，其变形量全部小于20mm，矫平后的变形量全部在1.0mm内，并且熔覆层没有出现起皮开裂的现象，在后续精加工过程中可以充分保证机加精度，可直接上线使用，提高生产效率至少1倍以上。

技术领域

本发明属于激光修复技术领域，涉及一种复合铜板制造过程中的变形控制方法，特别是涉及一种钢厂用连铸机结晶器用复合铜板的激光制造与再制造在熔覆过程中变形的控制方法。

背景技术

激光熔覆技术可以根据具体使用工况的不同在不同基体表面形成致密的冶金结合的表面金属功能层，因此激光熔覆技术与传统的电镀喷涂等方式相比生产结晶器铜板有着耐蚀能力强、结合力强、生产程序简化效率高、污染小等一系列优点。但在结晶器铜板由于导热快，反光率高以及铜与大部分黑色金属不润湿等特点使激光熔覆技术在结晶器铜板上的应用受到一定限制。但随着激光器、熔覆技术及熔覆用合金材料的发展，采用激光熔覆增材技术制造与再制造结晶器铜板已得到了快速发展。

申请号为201610852006.0，申请号为201811157328.9，申请号为201610255532.9的专利均采用激光熔覆技术在结晶器铜板表面获得了所需的熔覆层，但在熔覆过程中由于持续的热量累积，熔覆层数的增加，熔覆材料与铜基体的力学性能差异及熔覆时熔池的凝固与收缩，必然会造成铜板的严重变形，如果控制不当会造成后续加工困难，为结晶器铜板的生产增加难度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供用于激光制造与再制造结晶器铜板在熔覆过程中的变形控制方法，尤其适用于长度小于2200mm以内，宽度小于11000mm，厚度小于50mm的结晶器铜板。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种用于激光制造与再制造结晶器铜板在熔覆过程中的变形控制方法，具体为铜板预弯+曲面工装法，包括以下步骤：

(1)下线结晶器铜板去除表面层及疲劳层，根据结晶器铜板成品所需的熔覆层厚度对下线结晶器铜板工作面加工(新结晶器铜板直接按成品所需熔覆层厚度进行铜板工作面加工)；

(2)设计制造工装，其一面为平面，表面平面度≤0.10mm，另一面为曲面，面轮廓度≤0.10mm；工装长度方向上最高点与最低点差为20-60mm，宽度方向上最高点与最低点差为0-20mm，厚度方向上最薄处至少大于已加工完待熔覆的下线结晶器铜板的厚度4倍以上；

(3)将结晶器铜板反向预弯至与工装曲面一致，然后固定在工装上；

(4)在结晶器铜板表面进行激光熔覆，熔覆过程中控制结晶器铜板温度≤100℃；

(5)冷却；

(6)冷却后的结晶器铜板进行粗加工，去除表面高点及结球；

(7)对粗加工后的结晶器铜板进行矫平；

(8)矫平的结晶器铜板按成品图纸进行精加工，得合格的结晶器铜板。

进一步的，步骤(1)中加工后的结晶器铜板表面平面度≤0.1mm，表面粗糙度：1.6μm≤Ra≤6.4μm。

一种用于激光制造与再制造结晶器铜板在熔覆过程中的变形控制方法，具体为分区熔覆+热处理法，包括以下步骤：

(1)下线结晶器铜板去除表面层及疲劳层，根据结晶器铜板成品所需的熔覆层厚度对下线结晶器铜板工作面加工(新结晶器铜板直接按成品所需熔覆层厚度进行铜板工作面加工)；