CN104250805A - 一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法 - Google Patents
一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法，其特点是：室温下对导卫表面进行除油、除锈处理；在配制的A+B硬质合金复合粉末中B合金粉末的重量百分比为15%--50%；调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.8-2mm；选用3.5*1mm宽带积分镜，并调节离焦量进行激光熔覆，在导卫辊表面形成均匀致密的激光熔覆层；本发明自行配制的硬质合金复合粉末，与导卫辊基体具有良好冶金与力学相容性，熔覆层厚度在0.8～2.0mm，硬度、厚度均匀，不产生裂纹与剥落现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用激光熔覆技术修复冶金设备部件的方法,特别是涉及一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法，属于激光熔覆技术领域。
技术背景
棒线材轧机中精轧的入口、出口多采用滚动导卫装置，由于工作条件恶劣，因而导卫辊成为其主要易损件。另外由于现代高速轧机对导卫辊精度要求高，造成导卫辊消耗量巨大。
在轧制过程中导卫辊要承受高温，棒线材高速运行的滚动和滑动摩擦及氧化物的磨粒磨损；同时在衔接料时劈头有粘钢造成的冲击；此外对导卫辊进行强制性水冷，导辊激冷激热易产生冷热疲劳裂纹。
传统的制造导卫辊的工艺方法有高合金整体铸造、表面真空熔接、渗碳（氮）等工艺方法，但都难以满足导卫辊的使用性能要求。整体硬质合金导为辊使用寿命长，但其制造成本高，使用条件苛刻，抗事故能力差未的到大面积有效使用。
发明内容
本发明的目的就在于针对现有技术的问题，提供一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层工艺方法。本发明采用自行配制具有优异抗热耐磨性的硬质合金复合粉末，且与导卫辊基体具有良好冶金与力学相容性。在高功率激光束辐照工件表面的同时，采用自动送粉装置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池内发生快速熔化和凝固，形成均匀致密的熔覆层，熔覆层与基体形成牢固的冶金结合，熔覆层厚度在0.8～2.0mm，硬度、厚度均匀，不产生裂纹与剥落现象。
本发明采用的技术方案是。
一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法，其特征在于包括以下工艺过程。
（1） 导卫辊表面预处理。
室温下对导卫表面进行除油、除锈处理。并用着色探伤法对其进行检验，要求表面无裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（2） 硬质合金复合粉末的配制。
A铁基合金粉末化学成分。
铁基合金粉末的化学成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C：0.08%、Cr：16%、Ni：3%、Mo：1%、Si：1%、N：0.8%、Nb：0.8%、Ta：0.3%、B：0.3%．余量为Fe。
B合金化学粉末成分。
标准碳化钛粉末，碳化物含量≥98%，粒度为30-70微米。
C配置粉末比例。
在硬质合金复合粉末中B合金粉末的重量百分比为15%--50%。
按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。
（3）自动送粉装置的调节。
调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.8-2mm。
（4）光束调节。
选用3.5*1mm宽带积分镜，并调节离焦量使聚焦激光光斑为矩形，光斑尺寸:长*宽=（3.5-4.5）*（2.5-3.5）mm。
（5）激光熔覆。
选用DL－HL－T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，在导卫辊表面形成均匀致密的激光熔覆层。
熔覆工艺参数如下。
激光功率P＝3000～4000W。
聚焦矩形光斑尺寸：长*宽=（3.5-4.5）*（2.5-3.5）mm。
扫描速度V＝300-600mm/min。
搭接率40～60％。
涂层厚度：0.8-2mm。
本发明的原理：采用自行配制具有优异抗热耐磨性的硬质合金复合粉末，且与导卫辊基体具有良好冶金与力学相容性，在高功率激光束辐照工件表面的同时，采用自动送粉装置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池内发生快速熔化和凝固，形成均匀致密的熔覆层，熔覆层与基体形成牢固的冶金结合，熔覆层厚度在0.8～2.0mm，硬度、厚度均匀，不产生裂纹与剥落现象。
与现有技术相比，本发明的有益效果是。
（1）为棒材轧机导卫辊提供了一种全新的制造与修复的工艺方法。
（2）该工艺采用具有抗热、耐磨性能优异的硬质合金复合粉末作为功能材料，应用用激光熔覆的工艺方法将具有良好抗热耐磨性能的合金粉末均匀地熔覆在辊的表面，形成细小均匀、层深可控、高质量、与基体形成良好的冶金结合的硬面层，可显著提高导卫辊的耐磨性和抗热疲劳的能力。
具体实施方式
实施例1。
棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层工艺，包括以下过程。
（1）导卫辊表面预处理。
室温下对导卫表面进行除油、除锈处理，并用着色探伤法对其进行检验，要求表面无裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（2）硬质合金复合粉末的配制。
A铁基合金粉末化学成分。
铁基合金粉末化学成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C：0.08%、Cr：16%、Ni：3%、Mo：1%、Si：1%、N：0.8%、Nb：0.8%、Ta：0.3%、B：0.3%，余量为Fe。
B合金化学粉末成分。
标准碳化钛粉末，碳化物含量≥98%，粒度为30-70微米。
C配置硬质合金复合粉末的比例。
在硬质合金复合粉末中B合金（碳化钛）粉末的重量百分比为40%。
按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。
（3）自动送粉装置的调节。
调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到1.5mm。
（4）光束调节。
选用3.5*1mm宽带积分镜，并调节离焦量使聚焦激光光斑为矩形，光斑尺寸:长*宽=（3.5-4.5）*（2.5-3.5）mm。
（5）激光熔覆。
选用DL－HL－T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，在导卫辊表面形成均匀致密的激光熔覆层。
熔覆工艺参数如下。
激光功率P＝3600W。
聚焦矩形光斑尺寸：长*宽=4.5*2.5mm。
扫描速度V＝500mm/min。
搭接率60％。
涂层厚度：1.5mm。
实施例2。
棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层工艺，包括以下过程。
（1）导卫辊表面预处理。
室温下对导卫表面进行除油、除锈处理。并用着色探伤法对其进行检验，要求表面无裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（2）硬质合金复合粉末的配制。
A铁基合金粉末化学成分。
铁基合金粉末的化学成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C：0.08%、Cr：16%、Ni：3%、Mo：1%、Si：1%、N：0.8%、Nb：0.8%、Ta：0.3%、B：0.3%，余量为Fe。
B合金化学粉末成分。
标准碳化钛粉末，碳化物含量≥98%，粒度为30-70微米。
C粉末比例。
在硬质合金复合粉末中B合金（碳化钛）粉末的重量百分比为20%。
按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上。
（3）自动送粉装置的调节。
调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到2mm。
（4）光束调节。
选用3.5*1mm宽带积分镜，并调节离焦量使聚焦激光光斑为矩形，光斑尺寸:长*宽=3.5*2.5mm。
（5）激光熔覆。
选用DL－HL－T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，在导卫辊表面形成均匀致密的激光熔覆层。
熔覆工艺参数如下。
激光功率P＝4000W。
聚焦矩形光斑尺寸：长*宽=3.5*2.5mm。
扫描速度V＝400mm/min。
搭接率50％。
涂层厚度：2mm。
Claims (1)
1.一种在棒材轧机导卫辊表面激光熔覆制备耐磨抗热涂层的方法，其特征在于包括以下工艺过程：
（1）导卫辊表面预处理
室温下对导卫表面进行除油、除锈处理，并用着色探伤法对其进行检验，要求表面无裂纹、气孔、夹杂等缺陷；
（2）硬质合金复合粉末的配制
A铁基合金粉末化学成分
铁基合金粉末的化学成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C：0.08%、Cr：16%、Ni：3%、Mo：1%、Si：1%、N：0.8%、Nb：0.8%、Ta：0.3%、B：0.3%．余量为Fe；
B合金化学粉末成分
标准碳化钛粉末，碳化物含量≥98%，粒度为30-70微米；
C配置粉末比例
在硬质合金复合粉末中B合金粉末的重量百分比为15%--50%；
按上述材料及配比范围在电子天平上进行配制，并在专用混粉器进行混合4小时以上；
（3）自动送粉装置的调节
调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.8-2mm；
（4）光束调节
选用3.5*1mm宽带积分镜，并调节离焦量使聚焦激光光斑为矩形，光斑尺寸:长*宽=（3.5-4.5）*（2.5-3.5）mm；
（5）激光熔覆
选用DL－HL－T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机，采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，在导卫辊表面形成均匀致密的激光熔覆层；
熔覆工艺参数如下：
激光功率P＝3000～4000W，
聚焦矩形光斑尺寸：长*宽=（3.5-4.5）*（2.5-3.5）mm，
扫描速度V＝300-600mm/min，
搭接率40～60％，
涂层厚度：0.8-2mm。
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