專利名稱：軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。屬于表 面工程與材料加工交叉學科技術領域。
背景技術：
目前，國內(nèi)外普遍采用的激光熔覆技術在軸類零件表面制備的熔覆層不同程度地 存在微裂紋，影響熔覆層的使用壽命。微裂紋產(chǎn)生的原因主要是基體與熔覆層間熱膨脹系數(shù)不同，熔覆層冷卻時產(chǎn)生的 熱拉應力所致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種降低軸類零件表面熔覆層微裂紋率的 軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔 覆-旋壓法，所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設備與旋壓設備鄰近放置，經(jīng)綁定， 使激光熔覆設備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表 面局部，用預涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋 轉(zhuǎn)和旋輪的進給，趁熱立即對熔覆層進行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變 形。本發(fā)明所述熔覆材料的種類可根據(jù)零件對使用性能的要求，選擇防腐、耐磨、減 磨、隔熱等金屬、金屬陶瓷或陶瓷等。熔覆材料與基體材料間潤濕性不好或熱膨脹系數(shù)相差較大的情況下，可在熔覆層 與基體間熔覆過渡層材料，根據(jù)情況過渡層層數(shù)可由一層增至多層，形成梯度涂層。梯度涂 層的形成可按先后順序熔覆不同成分的熔覆層材料獲得。本發(fā)明涉及的熔覆層材料和梯度涂層結(jié)構(gòu)設計與常規(guī)的激光熔覆技術相同或相 近，由于要對熔覆層進行塑性加工，所以盡量選用塑性變形性能較好的熔覆層材料。本發(fā)明所述梯度涂層的材料為含10% -80%不同比例Ni的TiCNi粉末材料。本發(fā)明將熱旋壓技術與激光熔覆技術有機融合，對剛剛?cè)鄹驳娜鄹矊映脽徇M行旋 壓加工，使熔覆層材料在旋輪的壓力下產(chǎn)生塑性變形，壓合微裂紋，消除殘余拉應力，產(chǎn)生 殘余壓應力，提高熔覆層致密度、表面質(zhì)量、內(nèi)聚強度和熔覆層與工件間的界面結(jié)合強度。本發(fā)明的有益效果是1、熔覆層表面質(zhì)量好，可以減少表面二次加工工序和成本；2、熔覆層與基體結(jié)合強度高、熔覆層微裂紋率低，內(nèi)在質(zhì)量好，使用壽命高；3、將兩種成熟的技術和設備組合，無需做大的改動，易于從試驗轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)。具體實施例方式本發(fā)明涉及一種在軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。其典型 的實施例是用氧-乙炔火焰噴涂方法，在Φ 80的IGrlSNiOTi鋼軸試件表面噴涂美科16C鎳 鉻自熔合金粉末。噴涂層厚度0.4 0. 5mm。鋼軸試件夾在旋壓機夾頭上，旋壓機與激光加 工機布置在一起，經(jīng)綁定，使激光加工機的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓機的旋輪即將 旋壓到的鋼軸試件表面局部。用2kW橫流C02激光加工機進行熔覆。激光加工機工藝參數(shù) 為輸出功率1. 5kW，圓形激光束直徑4mm，掃描速度360mm/min，多道掃描的重疊量為1%， 氮氣保護。隨著熔覆的進行和鋼軸試件的旋轉(zhuǎn)及旋輪的進給，采用激光熔覆操作的安全保 護措，和常規(guī)的熱旋壓工藝參數(shù)，實現(xiàn)趁熱對鋼軸試件表面進行旋壓加工的目的。
權利要求
一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆 旋壓法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設備與旋壓設備鄰近放置，經(jīng)綁定，使激光熔覆設備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表面局部，用預涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進給，趁熱立即對熔覆層進行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法， 其特征在于所述熔覆涂層材料為金屬、金屬陶瓷或陶瓷。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓 法，其特征在于在所述熔覆層與軸類零件基體間熔覆過渡層材料，過渡層層數(shù)由一層增至 多層，形成梯度涂層。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆_旋壓法， 其特征在于所述梯度涂層的材料為含10% -80%不同比例Ni的TiCNi粉末材料。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法， 其特征在于所述方法具體工藝過程為用氧-乙炔火焰噴涂方法，在Φ80的IGrlSNiOTi鋼 軸試件表面噴涂美科16C鎳鉻自熔合金粉末，噴涂層厚度0. 4 0. 5mm,鋼軸試件夾在旋壓 機夾頭上，旋壓機與激光加工機布置在一起，經(jīng)綁定，使激光加工機的最佳參數(shù)的光斑始終 照射在旋壓機的旋輪即將旋壓到的鋼軸試件表面局部，用2kW橫流C02激光加工機進行熔 覆，激光加工機工藝參數(shù)為輸出功率1. 5kff,圓形激光束直徑4mm，掃描速度360mm/min，多 道掃描的重疊量為1 %，氮氣保護，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進給，趁熱立即對 熔覆層進行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆-旋壓法。所述方法包括以下工藝過程將激光熔覆設備與旋壓設備鄰近放置，經(jīng)綁定，使激光熔覆設備的最佳參數(shù)的光斑始終照射在旋壓設備的旋輪即將旋壓到的軸類零件表面局部，用預涂法或送粉法在軸類零件表面激光熔覆涂層材料，熔覆后，隨著軸類零件的旋轉(zhuǎn)和旋輪的進給，趁熱立即對熔覆層進行旋壓加工，使熔覆層在旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。熔覆層在旋輪旋壓力作用下產(chǎn)生塑性變形、壓合微裂紋、消除熔覆層的殘余應力、消除孔隙，達到顯著提高熔覆層完整性、致密度、與基體結(jié)合強度、熔覆層內(nèi)聚強度和表面質(zhì)量的目的。
文檔編號C23C24/10GK101942658SQ20101029457
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者劉禮華, 朱磊, 李吉峰, 畢小平, 譚佃龍, 鄭召全, 陳威 申請人:江陰東大新材料研究院