[发明专利]一种激光熔覆修复镍铝青铜零件的方法及其产品

说明书

本发明属于激光熔覆修复相关技术领域，其公开了一种激光熔覆修复镍铝青铜零件的方法。该方法包括下列步骤：S1对于待修复的镍铝青铜零件的缺陷区域，在该缺陷区域进行铣削加工形成U型槽；S2采用高功率的激光在所述U型槽的内表面进行往复打底熔覆，以此在所述U型槽的内表面形成打底熔覆层；S3采用低功率的激光在所述打底熔覆层进行逐层往复沉积熔覆，以此实现对U型槽的填充，对填充后的U型槽表面进行表面处理，进而实现对待修复的镍铝青铜零件的修复。通过本发明，降低修复区域的残余应力，从而避免出现变形、裂纹等缺陷。在修复区域可获得高硬度的激光沉积态组织。

技术领域

本发明属于激光熔覆相关技术领域，更具体地，涉及一种激光熔覆修复镍铝青铜零件的方法及其产品。

背景技术

铝青铜具有较高强度、硬度以及良好的耐磨性而广泛应用于各工业领域。在实际使用中，为满足不同需求，常在铝青铜中添加一定量的合金元素以改善其性能。镍铝青铜就是以铁、镍、锰为主要合金元素的铝青铜。铁和镍的加入可以明显细化晶粒、提高力学性能，同时可抑制γ相的形成和结网，从而获得优异的耐腐蚀性能。少量的锰可以提高镍铝青铜熔体的流动性，降低其缓冷脆性。

镍铝青铜具有良好的机械性能、耐腐蚀性能以及高温抗氧化性，多应用在舰船螺旋桨、海水管系(泵、阀)以及防爆器材等领域。一些镍铝青铜零部件在使用过程中会出现空蚀、磨损以及应力腐蚀裂纹等局部失效，然而工作在这些领域的零部件往往制造成本高、更换周期长，因此对局部失效的零部件进行及时修复并恢复其服役性能具有重要的经济效益和战略意义。

然而镍铝青铜导热性能优异，难以形成稳定熔池，以电弧为热源进行堆焊修复时，往往需要较大的热输入，使得热影响区较大以及零部件变形。进行喷涂或电火花沉积修复时，修复层厚度较薄且与基体结合强度低。以激光为热源的激光熔覆修复具有成形精度高、热影响区小及加工柔性好等特点，但应用于镍铝青铜时也存在合金粉末须专门定制、母材对激光反射率过高以及热膨胀率过大而在修复过程中易产生裂纹等问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光熔覆修复镍铝青铜零件的方法及其产品，利用两种已商业化的合金粉末按一定比例混合，快速制得与镍铝青铜母材有良好相容性的合金粉末，在出现磨损、裂纹等失效的区域铣削出U型槽；在修复前用激光对其表面进行重熔从而对母材预热；在槽的底部与两侧界面进行高功率往复打底熔覆，获得熔深较大的熔覆层，从而增强与母材的连接强度；之后在U型槽中间区域进行较低功率的往复扫描沉积，在修复过程中采用激光重熔对母材预热、采用低功率激光进行熔覆从而降低总体热输入量以及采用往复扫描路径增加高温停留时间从而有利于应力释放等方式降低修复区域的残余应力，避免出现变形、裂纹等缺陷，并在修复区域获得高硬度的激光沉积态组织，提高零部件的耐磨性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种激光熔覆修复镍铝青铜零件的方法，该方法包括下列步骤：

S1对于待修复的镍铝青铜零件的缺陷区域，在该缺陷区域进行铣削加工形成U型槽；

S2采用高功率的激光在所述U型槽的内表面进行往复打底熔覆，以此在所述U型槽的内表面形成打底熔覆层；

S3采用低功率的激光在所述打底熔覆层进行逐层往复熔覆，以此实现对U型槽的填充，对填充后的U型槽表面进行表面处理，进而实现对待修复的镍铝青铜零件的修复。

进一步优选地，在步骤S2之前，还需采用激光对所述U型槽的内表面进行重熔，一方面消除所述U型槽内表面铣削过程中的缺陷，另一方面预热所述U型槽内表面。

进一步优选地，采用激光对所述U型槽的内表面进行重熔时，所述激光扫描的速度为0.008m/s～0.012m/s，功率为2000W～2500W。

进一步优选地，在步骤S2中，所述高功率激光的激光功率为2300W～2600W，在步骤S3中，所述低功率激光的激光功率为1500W～2000W。