一種激光熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種液壓支架的舊的立柱的激光 熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 立柱是液壓支架的重要部件之一，在井下使用時(shí)，立柱承受的摩擦力和扭轉(zhuǎn)力較 大，并且井下潮濕，立柱表面也經(jīng)常被腐蝕，尤其是立柱表面存在氣泡或裂紋等缺陷時(shí)，立 柱的腐蝕更為嚴(yán)重，現(xiàn)有技術(shù)通常是在新的立柱表面進(jìn)行激光熔覆，以獲得耐磨耐腐蝕的 液壓支架立柱，并且熔覆區(qū)域存在裂紋和氣泡等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種激光熔覆方法，本發(fā)明的熔覆 方法得到晶粒細(xì)化的熔覆層，表面耐磨性能提高，裂紋和氣泡等缺陷少。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] -種激光熔覆方法，對(duì)液壓支架的舊的立柱表面進(jìn)行激光熔覆，激光器的輸出功 率為2. 5-3. OkW，掃描線速度為20-40mm/s。
[0006] 進(jìn)一步，激光器的輸出功率為2. 9kW，掃描線速度為30mm/s。
[0007] 進(jìn)一步，送粉速度為15_35g/min。
[0008] 進(jìn)一步，激光器的激光輸出口到立柱的表面的距離為400-410mm。
[0009] 進(jìn)一步，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為4. 8-5. 2mm。
[0010] 進(jìn)一步，激光熔覆之前，還包括對(duì)舊的立柱的表面進(jìn)行一次車削或一次磨削，加工 量 < 1. 0mm。
[0011] 進(jìn)一步，當(dāng)加工量< 0. 5mm時(shí)，在舊的立柱表面恪覆一層激光恪覆層；當(dāng)1. 0mm彡 加工量> 〇. 5mm時(shí)，在舊的立柱表面熔覆兩層激光熔覆層。
[0012] 進(jìn)一步，經(jīng)過恪覆后的立柱表面高于新品表面0. 5-0. 8mm。
[0013] 進(jìn)一步，激光熔覆之后，還包括對(duì)立柱表面加工至新品的高度，所述加工為依次進(jìn) 行的二次車削和二次磨削。
[0014] 進(jìn)一步，二次磨削的磨削量為單邊0? 2mm。
[0015] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0016] 1、本發(fā)明使用的激光器輸出功率高，掃描速度快，可以快速對(duì)立柱表面進(jìn)行激光 熔覆，形成的熔池區(qū)域小且淺，對(duì)基體的熱影響區(qū)域小，產(chǎn)生的氣孔或溝槽缺陷極少；
[0017] 2、本發(fā)明通過切削掉熔覆層表面的0. 5-0. 8mm的區(qū)域，獲得硬度最高、耐腐蝕性 最好的面作為立柱的表面，明顯增加立柱的使用壽命；
[0018] 3、本發(fā)明對(duì)高于新品平面的熔覆層先進(jìn)行車削再進(jìn)行磨削，車削車削能夠快讀去 除多余的熔覆層，車削后剩余少量熔覆層進(jìn)行磨削，得到符合光潔度要求的熔覆表面，明顯 提高了加工效率。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn) 行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng) 的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0020] 實(shí)施例一：
[0021] -種激光熔覆方法，包括以下步驟：
[0022] (1)先對(duì)舊的立柱表面進(jìn)行清理，清理使用的是酒精或者其他清洗劑，清除立柱表 面的油漬和粉塵；
[0023] (2)根據(jù)立柱表面的破損情況，采取一次切削或一次磨削，去除立柱表面破損層或 立柱原電鍍層，加工量控制在< 1. 〇mm。若加工量過大，需要激光熔覆的熔覆層非常厚，大大 增加了立柱的修復(fù)成本，相對(duì)于熔覆進(jìn)行修復(fù)，更換新件成本更低；當(dāng)加工量< 0. 5mm時(shí)， 在舊的立柱表面熔覆一層激光熔覆層；當(dāng)1. 〇mm多加工量> 0. 5mm時(shí)，在舊的立柱表面熔覆 兩層激光熔覆層，采用2層熔覆層時(shí)，上層熔覆層合金粉末的成分在熔覆過程中幾乎沒有 變化，可獲得硬度接近理論值的熔覆層；
[0024] (3)對(duì)液壓支架的舊的立柱表面進(jìn)行激光熔覆，激光器為半導(dǎo)體激光器，激光器的 輸出功率為2. 5-3. OkW，掃描線速度為20-40mm/s，送粉速度為15-35g/min，激光器的激光 輸出口到立柱的表面的距離為400-410mm，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為4. 8-5. 2mm，搭接 率為50%。本發(fā)明的激光熔覆工藝采用高的激光功率、快的掃描線速度，對(duì)需要熔覆的區(qū) 域進(jìn)行快速熔覆，在立柱表面形成的熔池小且淺，熔覆用的合金粉末成分變化小，由于對(duì)舊 的立柱進(jìn)行激光熔覆，就是對(duì)立柱的易磨損和腐蝕部分進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)，因此希望熔覆區(qū)域 的耐磨性和耐腐蝕性要優(yōu)于基體，合金粉末在熔覆過程中會(huì)發(fā)生成分的變化，熔融態(tài)時(shí)間 越長(zhǎng)，熔池越深，成分變化越大，因此本發(fā)明對(duì)立柱表面采用快速熔覆，以得到耐磨性好的 熔覆層。此外，快速的激光熔覆對(duì)基體的熱輻射少，熱輻射可能導(dǎo)致基體產(chǎn)生再熱裂紋或氣 泡，這些缺陷將大大降低立柱的使用壽命；
[0025] (4)經(jīng)過熔覆后的表面高于原表面0. 5-0. 8mm，對(duì)熔覆后的立柱表面先進(jìn)行二次 車削，二次車削后，立柱單邊還剩余〇. 2mm的加工量，再進(jìn)行二次磨削，得到與新品立柱表 面高度一致的熔覆層。本發(fā)明的發(fā)明人偶然發(fā)現(xiàn)，在距離熔覆層表面0. 5-0. 8mm處，熔覆 層的硬度和耐磨性明顯高于其他區(qū)域，因此使熔覆層高于原基體表面〇. 5-0. 8_，經(jīng)過機(jī)加 工后，恰好將硬度和耐磨性最好的區(qū)域作為表面，明顯增加了立柱的耐磨性和使用壽命。二 次車削使用的刀頭是YBC315,加工角度為90°，使用該種刀頭能夠快速有效的完成對(duì)熔覆 層的車削，并且不容易崩刀。二次磨削使用的是100目的白剛玉砂輪，若使用更大目數(shù)的砂 輪，磨削的效率很低，若使用更小目數(shù)的砂輪，磨削后表面光潔度較差，達(dá)不到要求?，F(xiàn)有技 術(shù)對(duì)熔覆之后的工件表面通常是只采用磨削加工，但是由于熔覆表面高于原表面較多，只 采用磨削加工效率低下，本發(fā)明先將大部分多余的熔覆層進(jìn)行車削加工，最后0. 2mm的熔 覆層采用磨削加工，大大提高了加工的效率，同時(shí)也能達(dá)到熔覆表面的光潔度要求。
[0026] 此外，使用大功率激光器和高的掃描線速度，在立柱表面形成熔池后，激光快速遠(yuǎn) 離熔池，熔融的金屬液快速降溫，形成的晶粒細(xì)小，提高了熔覆層的硬度和耐磨性。并且， 本發(fā)明的激光熔覆方法得到的熔覆層薄，一層熔覆層的厚度通常是在0. 5-1. 0mm之間，現(xiàn) 有技術(shù)普遍為了節(jié)省能源和原料，爭(zhēng)取一次熔覆完成，例如對(duì)于加工量> 0. 5的情況，根據(jù) 現(xiàn)有技術(shù)的指導(dǎo)，技術(shù)人員普遍采取的都是熔覆一層，在熔覆的過程中，為了得到厚的熔覆 層，或者提高激光器的輸出功率，或者降低激光的掃描線速度，這都將增加熔覆的成本，降 低熔覆的效率，而本發(fā)明的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，得到兩層薄的熔覆層比得到一層厚的熔覆層所 用的時(shí)間和能源成本都要低，因此本發(fā)明將熔覆效率提高50%，降低了液壓支架修復(fù)的成 本。
[0027] 實(shí)施例二：
[0028] 與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是：
[0029] 激光器的輸出功率為2. 5kW，掃描線速度為40mm/s，送粉速度為15g/min，激光器 的激光輸出口到立柱的表面的距離為400mm，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為4. 8mm，搭接率 為 50%。
[0030] 實(shí)施例三：
[0031] 與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是：
[0032] 激光器的輸出功率為2. 9kW，掃描線速度為30mm/s，送粉速度為25g/min，激光器 的激光輸出口到立柱的表面的距離為403mm，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為5. 0mm，搭接率 為 50%。
[0033] 實(shí)施例四：
[0034] 與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是：
[0035] 激光器的輸出功率為3. OkW，掃描線速度為20mm/s，送粉速度為35g/min，激光器 的激光輸出口到立柱的表面的距離為410mm，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為5. 2mm，搭接率 為 50%。
[0036] 對(duì)比實(shí)驗(yàn)一：
[0037] 選取液壓支架的舊立柱9根，隨機(jī)平均分為三組，第一組為對(duì)照組，第二組和第三 組為試驗(yàn)組，第一組采用的激光器輸出功率為2. OkW，掃描線速度為40mm/s，第二組采用的 激光器輸出功率為3. OkW，掃描線速度為15mm/s，三組采用相同的合金粉末進(jìn)行熔覆，其余 參數(shù)與第三組相同，第三組采用與實(shí)施例三相同的工藝參數(shù)。對(duì)熔覆后的立柱統(tǒng)計(jì)表面的 氣泡和裂紋，并且對(duì)硬度進(jìn)行測(cè)試，取平均值，結(jié)果如下表1 :
[0038]表1
[0039]
[0040] 本試驗(yàn)數(shù)據(jù)由山東能源重裝集團(tuán)魯南裝備制造有限公司實(shí)驗(yàn)室提供
[0041] 由表1可以看出，本發(fā)明的激光熔覆方法得到的熔覆層沒有氣泡和裂紋缺陷，硬 度高，說明耐磨性能好；在實(shí)際使用中，本發(fā)明的熔覆的立柱可以在井下連續(xù)使用5年以 上，說明本發(fā)明熔覆的立柱耐腐蝕性能好，耐鹽霧時(shí)間長(zhǎng)。
[0042] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光熔覆方法，其特征在于，對(duì)液壓支架的舊的立柱表面進(jìn)行激光熔覆，激光器 的輸出功率為2. 5-3. OkW，掃描線速度為20-40mm/s。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的輸出功率為2. 9kW，掃 描線速度為30mm/s。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光恪覆方法，其特征在于，送粉速度為15-35g/min。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的激光輸出口到立柱的 表面的距離為400-410mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的光斑為方形，邊長(zhǎng)為 4. 8-5. 2mm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之前，還包括對(duì)舊的立 柱的表面進(jìn)行一次車削或一次磨削，加工量< 1.0 mm。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光熔覆方法，其特征在于，當(dāng)加工量< 0. 5mm時(shí)，在舊的立 柱表面熔覆一層激光熔覆層；當(dāng)1.0 mm多加工量> 0. 5mm時(shí)，在舊的立柱表面熔覆兩層激光 熔覆層。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光熔覆方法，其特征在于，經(jīng)過熔覆后的立柱表面高于新 品表面 0. 5-0. 8mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之后，還包括對(duì) 立柱表面加工至新品的高度，所述加工為依次進(jìn)行的二次車削和二次磨削。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光熔覆方法，其特征在于，二次磨削的磨削量為單邊 0. 2mm〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光熔覆方法，包括對(duì)液壓支架的舊的立柱表面進(jìn)行激光熔覆，激光器的輸出功率為2.5-3.0kW，掃描線速度為20-40mm/s，本發(fā)明使用的激光器輸出功率高，掃描速度快，可以快速對(duì)立柱表面進(jìn)行激光熔覆，形成的熔池區(qū)域小且淺，對(duì)基體的熱影響區(qū)域小，產(chǎn)生的氣孔或溝槽缺陷極少。
【IPC分類】C23C24/10
【公開號(hào)】CN105112910
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510633109
【發(fā)明人】張碧蟬, 梁開東, 李云海, 盛波, 張嚴(yán)敬, 李昱, 吳欲璇, 趙雯, 郭艷麗, 陳琥, 常興其, 王宇
【申請(qǐng)人】山東能源重裝集團(tuán)魯南裝備制造有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日