專利名稱：激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及破碎和篩分用的金屬篩篩板的強(qiáng)化工藝，具體地說是一種激光寬帶熔
凝強(qiáng)化金屬篩板的方法。
背景技術(shù)：
目前，冶金礦山、化工、煤炭、建材及能源領(lǐng)域中分級(jí)篩分作業(yè)時(shí)使用的篩板，多是 由錳鋼板加工而成，篩板上的篩孔形狀根據(jù)所篩分的物料加工成不同的形狀。因?yàn)樵诤Y分 作業(yè)時(shí)物料的運(yùn)動(dòng)及沖擊，篩板的表面和篩孔邊緣造成磨損，影響篩分的精度，使用壽命 低。在破碎礦石、煤矸石等物料時(shí)，這些錳鋼篩板平均壽命只有3個(gè)月，原因是物料主要沖 擊對(duì)象是破碎錘，對(duì)襯板的沖擊強(qiáng)度要小的多，錳鋼加工硬化效果不顯著，因此耐磨性不 高。為了解決這一問題，一是選用特種合金材料制作金屬篩板，二是在普通篩板工作表面噴 涂耐磨合金層。其不足之處是第一種方法合金鋼襯板對(duì)于嵌入式磨損抵抗性差，在使用 過程中容易出現(xiàn)表面切削和塑性疲勞損傷，而且由于特種合金材料成本太高而無法推廣使 用。第二種方法由于噴涂的耐磨合金層與篩板基體為機(jī)械結(jié)合，使用中容易脫落，無法承受 沖擊載荷，而且噴涂層很薄(0. 3mm以下)，制備的篩板使用壽命依然較低。
大功率激光器的出現(xiàn)及在工業(yè)上的應(yīng)用日趨成熟，為金屬結(jié)構(gòu)的表面強(qiáng)化提供了 一條新的途徑，并且已經(jīng)被實(shí)踐所證實(shí)。激光熔凝強(qiáng)化是實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)快速表面強(qiáng)化的一 種高新技術(shù)，是以很高的激光功率密度(105 10、/0112)，在極短的時(shí)間內(nèi)(10—8 10—12s) 與金屬交互作用，使金屬表面局部區(qū)域在瞬間被加熱到相當(dāng)高的溫度使之熔化，隨后借助 于冷態(tài)的金屬基體吸熱和傳導(dǎo)作用，使已熔化的表面薄層金屬快速凝固。激光熔凝強(qiáng)化可 以提高金屬材料的表面硬度、耐磨性、耐蝕性以及疲勞強(qiáng)度等，可以大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量， 成倍延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)環(huán)境無污染。 激光熔凝強(qiáng)化工藝其熔凝硬化層可以在0. 2 2mm內(nèi)精確控制，其工藝過程易實(shí) 現(xiàn)電腦控制的生產(chǎn)自動(dòng)化。同時(shí)，結(jié)合激光寬帶技術(shù)的激光寬帶熔凝強(qiáng)化技術(shù)，極大提高了 生產(chǎn)效率，降低了成本。隨著我國(guó)工業(yè)水平的提高，對(duì)金屬篩板提出了更高的要求，特別是 如何提高金屬篩板的質(zhì)量和使用壽命的要求越加迫切，然而在機(jī)械破碎和粉碎領(lǐng)域還未見 有應(yīng)用激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，提供一種耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)、成
本低，便于推廣的金屬篩板激光寬帶熔凝強(qiáng)化的方法。 實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是 —種激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法，該方法包括以下步驟 a.清除金屬篩板工作表面的氧化皮，并用丙酮清洗劑洗滌去除金屬篩板上的銹
跡，晾干； b.用刷子將黑色吸光涂料均勻地涂刷在金屬篩板基材的表面，涂刷厚度為0. 02 0. 05mm ; c.自然風(fēng)干黑色吸光涂料層； d.用大功率激光器快速掃描涂有吸光涂層的篩板表面，快速加熱和冷卻篩板表 面，使其熔凝強(qiáng)化； e.經(jīng)過激光熔凝強(qiáng)化后篩板表面的顯微硬度大于等于HVullOO，熔凝硬化層深度 大于等于1. 5mm以上，相變硬化層大于等于1. 2mm。 本發(fā)明的優(yōu)選方案是所述的黑色吸光涂料是黑色碳素墨水吸光涂料。
本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是所述的大功率激光器是C02激光器，其激光功率P = 1500 3000W，搭接率10 20%，掃描速度V = 300 1500mm/min，激光寬帶尺寸為長(zhǎng)X 寬=20mmX lmm。 本發(fā)明采用激光寬帶熔凝強(qiáng)化工藝，激光寬帶熔凝強(qiáng)化處理在金屬材料表面造成
了極高的溫度梯度和極快的冷卻速度，可以獲得很多非平衡組織，包括過飽和固溶體、新的
非平衡相和非晶相。激光寬帶熔凝強(qiáng)化由于加熱時(shí)間極短，熔化層厚度也很小，且基體材料
的受熱程度又非常低，因此液態(tài)層結(jié)晶時(shí)的冷卻速度相當(dāng)高，可達(dá)106°C /s，這樣高的冷卻
速度可以得到極細(xì)的結(jié)晶組織。在激光寬帶熔凝強(qiáng)化過程中存在著滿足復(fù)雜的多種析出形
態(tài)的條件，激光熔化組織存在大量的殘余奧氏體，熔化時(shí)液態(tài)金屬含碳量接近鋼的平均含
碳量，隨后冷卻時(shí)，液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變成高溫奧氏體，隨著溫度的不斷降低，碳化物相大量析出，
主要以細(xì)薄片形態(tài)存在，并有少量塊狀碳化物存在，大量彌撒分布在奧氏體基礎(chǔ)上的細(xì)小
碳化物起著主要的強(qiáng)化作用。同時(shí)，激光寬帶熔凝強(qiáng)化后的組織中存在大量的位錯(cuò)和孿晶，
它們的存在也提高了激光寬帶熔凝強(qiáng)化后金屬篩板的耐磨損和耐疲勞性能。 通過激光寬帶熔凝強(qiáng)化，在篩板表面獲得由表及里形成熔凝硬化層、相變硬化層、
熱影響區(qū)層和基體區(qū)，使得金屬篩板表面具有很高的硬度和優(yōu)良的耐磨性，并且保持篩板
基體良好的韌性，從而顯著提高金屬篩板使用壽命。金屬篩板經(jīng)普通熱處理后顯微硬度為
HV。.36 50 750，而經(jīng)過激光寬帶熔凝強(qiáng)化后其顯微硬度達(dá)到了 HV。.31100以上，并且熔凝硬
化層深度大于等于1. 5mm，它下面的相變硬化層也達(dá)到大于等于1. 2mm，遠(yuǎn)高于噴涂強(qiáng)化層
( 一般為0. 3mm以內(nèi))厚度，完全滿足了金屬篩板的表面強(qiáng)化要求。激光寬帶熔凝強(qiáng)化后
金屬篩板表層均勻性易于保證，同時(shí)該工藝方法具有處理速度快、硬化層深度大、工件變形
小、不需要介質(zhì)、生產(chǎn)率高，成本低、無污染，可帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。并且對(duì)于新生產(chǎn)的未
淬火和已經(jīng)表面淬火的金屬篩板均適用。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1 首先用絞磨機(jī)清除金屬篩板工作表面的氧化皮，并用丙酮清洗劑去除金屬篩板的 銹跡，自然晾干。再用刷子將黑色碳素墨水吸光涂料均勻地涂刷在金屬篩板基材的表面， 涂刷厚度為0.02mm。然后將碳素墨水涂層自然風(fēng)干。打開激光加工機(jī)，使用激光功率P = 1800W，搭接率15%，掃描速度V = 450mm/min，激光寬帶尺寸為長(zhǎng)X寬=20mmXlmm的 6KW大功率C02激光器快速掃描涂有吸光涂層的篩板工作表面，實(shí)現(xiàn)篩板表面的快速加熱 和冷卻，經(jīng)過激光寬帶熔凝強(qiáng)化后其顯微硬度達(dá)到了HVullOO，并且熔凝硬化層深度達(dá)到1. 5mm，它下面的相變硬化層為1. 2mm。
實(shí)施例2 首先用絞磨機(jī)清除工作表面的氧化皮，并用丙酮清洗劑去除金屬篩板的銹跡。再 用刷子將黑色碳素墨水吸光涂料均勻涂刷在金屬篩板表面，涂刷厚度為0. 03mm。然后將碳 素墨水涂層自然風(fēng)干。打開激光加工機(jī)，使用激光功率P = 2300W，搭接率20X，掃描速度 V = 650mm/min，激光寬帶尺寸為長(zhǎng)X寬=20mmXlmm的6KW大功率C02激光器快速掃描 涂有吸光涂層的篩板工作表面，實(shí)現(xiàn)篩板表面的快速加熱和冷卻，經(jīng)過激光寬帶熔凝強(qiáng)化 后其顯微硬度達(dá)到了 HV。.31250，并且熔凝硬化層深度達(dá)到1. 7mm，它下面的相變硬化層也達(dá) 到了 1. 3mm。
實(shí)施例3 首先用絞磨機(jī)清除金屬篩板工作表面的氧化皮，并用丙酮清洗劑去除金屬篩板 的銹跡。再用刷子將黑色碳素墨水吸光涂料均勻涂刷在金屬篩板基材表面，涂刷厚度為 0.05mm。然后將碳素墨水涂層自然風(fēng)干。打開激光加工機(jī)，使用激光功率P = 2800W，搭接 率10%，掃描速度V = 1100mm/min，激光寬帶尺寸為長(zhǎng)X寬=20mmXlmm的6KW大功率 C02激光器快速掃描涂有吸光涂層的篩板工作表面，實(shí)現(xiàn)篩板表面的快速加熱和冷卻，經(jīng)過 激光寬帶熔凝強(qiáng)化后其顯微硬度達(dá)到了麗。.31300，并且熔凝硬化層深度達(dá)到1.8mm以上， 它下面的相變硬化層也達(dá)到了 1. 4mm以上。 以上公開的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技 術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a.清除金屬篩板工作表面的氧化皮，并用清洗劑洗滌去除金屬篩板上的銹跡，晾干；b.用刷子將黑色吸光涂料均勻地涂刷在金屬篩板基材的表面，涂刷厚度為0.02～0.05mm；c.自然風(fēng)干黑色吸光涂料涂層；d.用大功率激光器快速掃描涂有吸光涂層的篩板表面，快速加熱和冷卻篩板表面，使其熔凝強(qiáng)化；e.經(jīng)過激光熔凝強(qiáng)化后篩板表面的顯微硬度大于等于HV0.31100，熔凝硬化層深度大于等于1.5mm，相變硬化層大于等于1.2mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法，其特征在于，所述的黑 色吸光涂料是黑色碳素墨水吸光涂料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法，其特征在于，所述的大 功率激光器是C02激光器，其激光功率P = 1500 3000W，搭接率10 20 % ，掃描速度V =300 1500mm/min，激光寬帶尺寸為長(zhǎng)X寬=20mmXlmm。
全文摘要
一種金屬篩篩板的強(qiáng)化方法，特別是激光寬帶熔凝強(qiáng)化金屬篩板的方法。其步驟包括用絞磨機(jī)清除金屬篩板工作表面的氧化皮，并用丙酮清洗劑去除銹。用刷子將黑色碳素墨水吸光涂料均勻涂刷在屬篩板基材表面。自然風(fēng)干碳素墨水涂層。用大功率激光器快速掃描篩板工作表面，實(shí)現(xiàn)篩板表面的快速加熱和冷卻，經(jīng)過激光寬帶熔凝強(qiáng)化后其顯微硬度達(dá)到了HV0.31100以上，并且熔凝硬化層深度達(dá)到1.5mm以上，它下面的相變硬化層也達(dá)到了1.2mm以上。強(qiáng)化后的金屬篩板表面具有很高的硬度和優(yōu)良的耐磨性，顯著提高了金屬篩板使用壽命。本方法具有處理速度快、硬化層深度大、工件變形小、不需要介質(zhì)、生產(chǎn)率高，成本低、無污染，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)C21D1/70GK101775474SQ201010126368
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者付宇明, 韓宏升 申請(qǐng)人:唐山瑞兆激光技術(shù)機(jī)械修復(fù)有限公司