CN101338428A - 镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺 - Google Patents
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Abstract
镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺，包括以下工艺过程：首先是截齿齿体头部表面预处理；然后是合金粉末的选择和自动送粉装置的调整；最后是截齿头部激光熔覆耐磨合金涂层。本发明技术的优点和特点为制造在成型的截齿上直接完成，不增加后续工序，无须加热，激光处理完成后即为成品。工艺简洁，成本可控；效果显著，较原基体寿命提高3－4倍；齿体头部处理，齿体变形及热影响极小。
Description
技术领域
本发明属于激光熔覆技术领域，特别涉及镐形截齿齿体头部表面激光熔覆制备耐磨合金涂层的工艺。
背景技术
镐形截齿是掘进及采掘机械的重要消耗件，广泛应用于煤炭、钢铁、有色及其它矿业开采，隧道及地铁等工程掘进。截齿的耐磨性和寿命直接决定了矿山开采和掘进工程的作业效率。由于恶劣的工作条件，在掘进中由于齿体头部严重磨损导致硬质合金齿尖脱落是截齿的主要失效方式。
因此，显著增强齿体头部的耐磨性是制造高性能长寿命截齿的有效途径。
目前已有采用等离子熔覆方法在齿体头部熔覆一层耐磨合金的方法增强截齿耐磨性，但等离子熔覆方法存在热影响区大、熔覆缺陷不易控制、钎焊区由于钎焊材料熔点低易引起焊接脱落等缺点。也有在齿体头部采用镶嵌硬质合金条强化齿体头部，但存在着硬质合金条在使用过程中易于脱落及制造成本过高的缺点。上述缺点均限制了其广泛应用。
发明内容
针对上述技术存在的问题，本发明提供一种截齿头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺。该工艺采用高功率激光设备和同步自动送粉装置，在高功率激光束辐照截齿头部表面形成激光熔池的同时将耐磨合金粉末材料同步送入熔池，激光束移开后熔池快速凝固形成激光熔覆耐磨合金层。
采用的技术方案是：
镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺，其特征在于包括以下工艺过程：
(1)截齿齿体头部表面预处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净。
(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调整
根据截齿工作条件及掘进对象硬度情况，选用合适的铁基、镍基或金属陶瓷合金粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率。所述的自动送分装置在再先专利申请文件中已经公开，申请号为：200720013899.6专利名称为《多料仓送粉器》。
(3)截齿头部激光熔覆耐磨合金涂层
选用气体CO2激光器，工作台为数控激光加工机床，聚焦激光头沿截齿轴向进给，同时截齿旋转，自动送粉装置送粉头同步将耐磨合金粉末送入激光熔池，在截齿头部表面形成激光熔覆耐磨合金涂层，合金涂层厚度为1-1.5mm。
熔覆工艺参数如下：
激光功率P＝3500～4500W
光斑直径D＝2.5～3.5mm
扫描速度V＝500～1500mm/min
搭接率40～50％
本发明的原理是：采用具有高硬度和耐磨性的与截齿基体具有良好冶金与力学相关性的铁基、镍基合金或金属陶瓷合金粉末，在高功率激光光束照射截齿头部形成激光熔池的同时，采用自动送粉装置同步向熔池送入上述合金粉末，合金粉末在熔池内发生快速熔化和凝固，形成均匀致密的高硬度和耐磨性熔覆层，熔覆层与齿体形成牢固的冶金结合。熔覆层硬度可达HRC55以上，熔覆层厚度在1-1.5mm，硬度、厚度等均匀分布。
本发明技术具有以下优点和特点：
1、制造在成型的截齿上直接完成，不增加后续工序，无须加热，激光处理完成后即为成品。工艺简洁，成本可控。
2、效果显著，较原基体寿命提高3-4倍。
3、齿体头部处理，齿体变形及热影响极小。
具体实施方式
实施例
镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺，包括以下工艺过程：
(1)截齿齿体头部表面预处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净。
(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调整
根据截齿工作条件及掘进对象硬度情况，选用最合适的合金粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率。自动送粉装置为已知技术；铁基、镍基或陶瓷合金粉末均为已知技术，本实施例选用铁基合金粉末，所述的铁基合金粉末中含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C为0.8％、Cr为16％、Ni为3％、Mo为1％、Si为1％、N为0.3％、Nb为0.4％、Ta为0.3％、B为0.3％，余量为Fe。
合金粉末的配制方法：
将Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B按上述重量百分比提取后放入中频感应炉内，在氩气气氛下加热到1450-1550℃，使粉末完全融化并混合均匀，将熔融的金属液流注入水雾化设备的漏包坩埚，在漏包坩埚的下方置有水雾化喷嘴，当熔融的金属液流通过导流嘴流经喷嘴时，被喷嘴射出的高速水流击碎成小液滴、随后合金液滴落在水中凝固成粉末。
(3)截齿头部激光熔覆耐磨合金涂层
选用气体CO2激光器，工作台为数控激光加工机床，聚焦激光熔覆头沿截齿轴向进给，截齿按一定速度旋转，自动送粉装置送粉头同步将耐磨合金粉末送入激光熔池，在截齿头部表面形成激光熔覆耐磨合金涂层，合金涂层厚度为1.25mm。
熔覆工艺参数如下：
激光功率P＝4000W；
光斑直径D＝3mm；
扫描速度V＝1000mm/min；
搭接率45％。
Claims (1)
1、镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺，其特征在于包括以下工艺过程：
1)截齿齿体头部表面预处理
室温下对截齿表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净；
2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调整
根据截齿工作条件及掘进对象硬度情况，选用合适的铁基、镍基或金属陶瓷合金粉末，调节自动送粉装置送粉速率，以满足涂层厚度所需送粉速率；所述的铁基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；所述的镍基合金粉末中主要含有Ni、Cr、Mo、W、Co、V、Fe、Si、Mn及稀土元素Y2O3、La2O3、Ce和Hf中的至少两种；所述的金属陶瓷合金粉末是由碳化硼、碳化钨、碳化钛、碳化铬混合均匀配制而成；
3)截齿头部激光熔覆耐磨合金涂层
选用气体CO2激光器，工作台为数控激光加工机床，聚焦激光头沿截齿轴向进给，同时截齿旋转，自动送粉装置送粉头同步将合金粉末送入激光熔池，在截齿头部表面形成激光熔覆耐磨合金涂层，合金涂层厚度为1-1.25mm；
熔覆工艺参数如下：
激光功率P＝3500～4500W；
光斑直径D＝2.5～3.5mm；
扫描速度V＝500～1500mm/min；
搭接率40～50％。
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