一種用于圓柱形磨頭表面的激光熔覆方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于圓柱形磨頭表面的激光熔覆方法，其步驟包括：a）對磨頭表面進行預處理；b）預制合金粉末；c）通過觀察磨頭在磨削時的加工走向，判斷其受力方向，采用同步送粉的方式進行激光熔覆，并對激光熔覆區域進行惰性氣體保護；d）對激光熔覆后的磨頭進行后期機加工。該激光熔覆方法具有以下優點：熔覆之后的磨頭不僅提高了硬度和強度，而且其本身的耐磨性和耐熱性都大大提高了。
【專利說明】一種用于圓柱形磨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，特別涉及一種提高圓柱形磨頭性能的激光熔覆方法。
【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]磨頭是一種小型帶柄磨削工具的總稱，應用于電磨機，吊磨機，手電鉆。工作時磨頭需要與工件接觸磨削工件。根據其工作環境，磨頭對材料的機械性能要求如下:1)高硬度和良好的耐磨性:2)良好的耐熱性:3)足夠的的強度。但是目前磨頭整體材質是采用機械性能高的硬質合金制成，成本非常高，實用性就很低，不能滿足加工的需求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種用于圓柱形磨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，使磨頭表面具有較強的強度、耐熱性、耐磨性以及硬度，大大增加了磨頭的使用壽命。
[0005]為了解決上述問題，本發明提供的技術方案是:一種用于磨頭表面的激光熔覆方法，包括:`
a、對磨頭表面進行預處理；
b、預制合金粉末；
C、通過觀察磨頭在磨屑時的加工走向，發現磨頭在工作時受到一個反方向的圓周力，采用同步送粉的方式使激光束按照其受力方向的相反方向對磨頭表面進行激光熔覆，激光熔覆方式采用單道螺旋式并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行惰性氣體保護；
d、對熔覆后的磨頭表面進行后期機加工。
[0006]上述的步驟b方法中所用到的粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為
13-15%碳化0.2-0.4%碳，2-4%氟化鈣，2-4%氮化硅，0.6-1%硅，6-9%鐵，9-12%鑰，1.2-1.6%錳，17-20%鉻，余量為鈷。
[0007]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，激光與磨頭表面的交角為80° -85°。
[0008]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，激光與磨頭表面的交角為80° -85°。[0009]上述的熔覆層厚度為0.5_5mm。
[0010]上述的步驟c中的惰性氣體為氮氣或者氬氣。
[0011]上述的步驟d中后續處理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。
[0012]上述的步驟a中的預處理包括除去磨頭表面銹跡、油污及雜質等。
[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磨頭，具有良好的內部組織結構，無縮孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0014]2)使磨頭表面具有較強的強度、耐磨性、耐熱性以及硬度，大大提高了其使用壽命O
[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
一種用于磨頭表面的激光熔覆方法，包括:` a.對磨頭表面進行預處理，包括除去磨頭表面的銹跡、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；
b.預制金屬合金粉末，粉末為鈷基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為:13%碳化鎢0.2%碳，2%氟化韓，2%氮化硅，0.6%娃，6%鐵，9%鑰，1.2%猛，17%鉻，余量為鈷；
c.通過觀察磨頭在磨屑時的加工走向，發現磨頭在工作時受到一個反方向的圓周力，采用同步送粉的方式使激光束按照其受力方向的相反方向對磨頭表面進行激光熔覆，激光熔覆方式采用單道次螺旋式，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，激光與活塞表面的交角為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 ；
d.對熔覆后的磨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。
[0017]通過金相分析，發現熔覆之后的磨頭表面，其硬度值明顯提高，耐磨性能好，內部組織結構致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0018]實施例2
一種用于磨頭表面的激光熔覆方法，包括:
a對磨頭表面進行預處理，包括除去磨頭表面的銹跡、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；
b.預制金屬合金粉末，粉末為鈷基金屬陶瓷合金粉末，其成分按重量百分比為:15%碳化鎢0.4%碳，4%氟化鈣，4%氮化娃，1%娃，9%鐵，12%鑰，1.6%猛，20%鉻，余量為鈷；
c.通過觀察磨頭在磨屑時的加工走向，發現磨頭在工作時受到一個反方向的圓周力，采用同步送粉的方式使激光束按照其受力方向的相反方向對磨頭表面進行激光熔覆，激光熔覆方式采用單道次螺旋式，激光波長為10.6 μ m，輸出功率為4000W，運行速度為5_12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與活塞表面的交角為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 ；d.對熔覆后的磨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。
[0019]通過金相分析，發現熔覆之后的活塞表面，其硬度值明顯提高，耐磨性能好，內部組織結構致密，無氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。
[0020]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】
1.一種用于圓柱形磨頭表面的激光熔覆方法，包括: a、對磨頭表面進行預處理； b、預制合金粉末； C、通過觀察磨頭在磨削時的加工走向，發現磨頭在工作時受到一個反方向的圓周力，采用同步送粉的方式使激光束按照其受力方向的相反方向對磨頭表面進行激光熔覆，激光熔覆方式采用單道螺旋式并在熔覆過程中對激光熔覆區域進行惰性氣體保護； d.對熔覆后的磨頭表面進行后期機加工。
2.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟b中所用到的粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為13-15%碳化0.2-0.4%碳，2-4%氟化鈣，2-4%氮化硅，0.6-1%硅，6-9%鐵，9-12%鑰，1.2-1.6%錳，17-20%鉻，余量為鈷。
3.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨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，激光與磨頭表面的交角為80° -85°。
4.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨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10.6μπι，輸出功率4000W，運行速度為5-12mm/s，掃描寬度為2-6mm，激光與磨頭表面的交角為80° -85°。
5.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨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。
6.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨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。
7.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨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。
8.根據權利要求1所述的一種用于圓柱形磨頭表面的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟a中的預處理包括除去磨頭表面銹跡、油污及雜質等。
【文檔編號】C22C30/00GK103498150SQ201310396993
【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, 季永清, 季培 申請人:江蘇翌煜能源科技發展有限公司