一種用于t型沖頭表面的激光熔覆方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，該方法包括：a、預制合金粉末；b、沖頭表面預處理；c、根據觀察沖頭的實際形狀以及受力情況，控制激光束的加工走向，采用同軸送粉方式將預制的合金粉末在沖頭表面迅速熔化，形成一層合金熔覆層，并同時對熔覆區域進行惰性氣體保護；d、對激光熔覆后的沖頭進行后期機加工。通過使粉末與基體材料的均勻混合，使沖頭表面具有較強的韌性、強度、硬度和抗沖擊性，大大增加了沖頭的使用壽命。
【專利說明】一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于激光加工制造領域，特別涉及一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法。
【背景技術】
[0002]激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現在正被越來越多的領域所使用，激光熔覆就是表面處理技術中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態的金屬形成一個小規模的熔池，同時填注新的粉末材料，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態金屬層。待激光光束經過以后，液態金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態的熔覆層。激光熔覆可及大的改變該關鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。
[0003]沖頭工作環境惡劣，普通的沖頭韌性差、強度低、硬度小、抗沖擊差。目前沖頭表面強化大多采用熱處理的方式，但處理后的沖頭仍然存在著裂紋，氣孔等缺陷，并且無法達到很高的強度要求，不能滿足沖頭的機械加工性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，通過使粉末與基體材料的均勻混合，使沖頭表面具有較強的韌性、強度、硬度和抗沖擊性，大大增加了沖頭的使用壽命。
[0005]為了解決上述問題，本發明提供的技術方案是:一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，包括:`
a預制合金粉末； b沖頭表面預處理；
c根據對沖頭的受力情況分析，發現其工作時沖頭頂部受到一個巨大的沖擊力，根據觀察其實際形狀，采用同軸送粉的方式使用激光器按照對沖頭受力部位進行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運行方式并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行惰性氣體保護；d對激光熔覆后的沖頭進行后期機加工。
[0006]上述的步驟a中所用到的粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為 13-15% 碳化硅，0.2-0.3% 碳，4-6% 氟化鈣，1-4% 氮化硅，1.5-1.8% 釩，2-4% 硅，7-9% 鐵，17-18%鑰，15-17%鉻，余量為鎳。
[0007]上述的步驟b中的預處理包括去除沖頭表面銹跡、油污及雜質等。
[0008]上述的激光器為光纖激光器，激光波長為1.06 μ m,輸出功率3000W,運行速度為5-12mm/s掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。
[0009]上述的激光器為二氧化碳激光器，激光波長為10.6 μ m,輸出功率4000W,運行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。[0010]上述的熔覆層厚度為0.5-5mm。
[0011]上述的步驟c中的惰性氣體為氮氣或者氬氣。
[0012]上述的步驟d中后期機加工包括對工件尺寸或者表面精度未符合設計要求的部位進行后期機加工。
[0013]采用上述技術方案后，本發明的有益效果是:
I)通過本發明激光熔覆后的沖頭，具有良好的內部組織結構，無縮孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0014]2)使沖頭表面具有較強的韌性、強度、硬度和抗沖擊性，大大提高了其使用壽命。
[0015]3)通過本發明，大大降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例對本發明做進一步說明 實施例1
a、對沖頭表面進行預處理，包括除去沖頭表面的銹跡、油污及雜質。其中，除去銹跡的方式可以采用化學方式進行消除。
[0017]b、預制合金粉末，粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為13%碳化硅，0.2%碳，4%氟化鈣，1%氮化硅，1.5%釩，2%硅，7%鐵，17%鑰，15%鉻，余量為鎳。
[0018]C、通過觀察沖頭`的受力情況，發現其工作時沖頭頂部受到一個巨大的沖擊力，根據觀察其實際的形狀，采用同軸送粉的方式使用光纖激光器按照對沖頭受力部位進行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運行方式。激光波長為1.06 μ m，輸出功率為3000W，運行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與活塞表面的夾角為80°。并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行氮氣保護，熔覆層的厚度為0.5mm。
[0019]d、對熔覆后的沖頭尺寸外形或表面精度未符合設計要求的部位進行后期機加工 通過金相分析，發現熔覆之后的沖頭表面韌性、強度、硬度和抗沖擊性都明顯提高，內
部組織結構致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0020]通過與熔覆之前的鉆頭進行比對:
沖頭熔覆前，硬度(HRC)為61，抗沖擊性一般；
沖頭熔覆后，硬度(HRC)為71，抗沖擊性好。
[0021]實施例2
a、對沖頭表面進行預處理，包括除去沖頭表面的銹跡、油污及雜質。其中，除去銹跡的方式可以采用化學方式進行消除。
[0022]b、預制合金粉末，粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為15%碳化硅，0.3%碳，6%氟化鈣，4%氮化硅，1.8%銀，4%娃，9%鐵，18%鑰，17%鉻，余量為鎳。
[0023]C、通過觀察沖頭的受力情況，發現其工作時沖頭頂部受到一個巨大的沖擊力，根據觀察其實際的形狀，采用同軸送粉的方式使用二氧化碳激光器按照對沖頭受力部位進行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運行方式。激光波長為10.6μm，輸出功率為 4000W，運行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2_6mm，激光與活塞表面的夾角為85° ;并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行氮氣保護，熔覆層的厚度為5mm。
[0024]d、對熔覆后的沖頭尺寸外形或表面精度未符合設計要求的部位進行后期機加工通過金相分析，發現熔覆之后的沖頭表面韌性、強度、硬度和抗沖擊性都明顯提高，內部組織結構致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0025]以上所述的實施例僅為本發明的優選方案，并不用于限制本發明，對于所屬領域的技術人員來說，本發明在上述所說的基礎上，可以有各種更改和變化。在此無法對所有實施方式進行一一列舉。凡在本發明原則之內，或者由本發明的精神所引申出的顯而易見的變動均應包含在本發明的保護`范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，所述的方法如下: a.預制合金粉末； b.沖頭表面預處理； c.根據對沖頭的受力情況分析，發現其工作時沖頭頂部受到一個巨大的沖擊力，根據觀察其實際形狀，采用同軸送粉的方式使用激光器按照對沖頭受力部位進行激光熔覆，激光行走方式采用單道螺旋運行方式并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行惰性氣體保護； d.對激光熔覆后的沖頭進行后期機加工。
2.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟a中所用到的粉末為鎳基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為13-15%碳化硅，0.2-0.3% 碳，4-6% 氟化鈣，1-4% 氮化硅，1.5-1.8% 釩，2-4% 硅，7-9% 鐵，17-18% 鑰，15-17%鉻，余量為鎳。
3.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟b中的預處理包括去除沖頭表面銹跡、油污及雜質等。
4.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為光纖激光器，激光波長為1.06 μ m,輸出功率3000W,運行速度為5_12mm/s掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -85°。
5.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為二氧化碳激光器，激光波長為10.611111，輸出功率40001，運行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與沖頭表面的夾角為80° -8`5°。`
6.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的熔覆層厚度為0.5-5mm。
7.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟c中的惰性氣體為氮氣或者氬氣。
8.根據權利要求1所述的一種用于T型沖頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟d中后期機加工包括對工件尺寸或者表面精度未符合設計要求的部位進行后期機加工。
【文檔編號】C22C30/00GK103498146SQ201310396985
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】錢志強 申請人:江蘇翌煜能源科技發展有限公司