一種鏈輪的3d打印修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山機(jī)械修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鏈輪的3D打印修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)是礦山機(jī)械中最常用和最重要的部分，而鏈輪是刮板輸送機(jī)、 轉(zhuǎn)載機(jī)傳動(dòng)的重要部件。刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)的牽引鏈由鏈輪驅(qū)動(dòng)，鏈輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒依次 與鏈環(huán)嚙合牽引刮板鏈連續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而將煤炭等輸送至指定位置，鏈輪軸組在工作中還要 承受整個(gè)設(shè)備的最大扭矩，承受脈動(dòng)載荷與附加載荷，工況條件非常惡劣。礦用刮板輸送機(jī) 鏈輪在井下使用過(guò)程中受鏈條交變應(yīng)力作用，因此，鏈窩部位也易產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致鏈輪不能 正常使用而報(bào)廢。如對(duì)鏈輪件的磨損不進(jìn)行修復(fù)，無(wú)疑會(huì)造成很大的浪費(fèi)。鏈輪齒和鏈窩部 位均為曲面，現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)在此處很難適用，這也大大增加了鏈輪的修復(fù)難度。

【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)明提供一種鏈輪的3D打印修復(fù)方法，本發(fā) 明的修復(fù)方法能夠精確修復(fù)磨損部位，并且采用雙涂層的熔覆方法，保證熔覆層和基體完 全為冶金結(jié)合，同時(shí)鏈輪修復(fù)處表面的硬度和耐磨性能夠優(yōu)于新品。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] -種鏈輪的3D打印修復(fù)方法，包括以下步驟：
[0006] (1)掃描:對(duì)鏈輪進(jìn)行掃描，獲得鏈輪表面的空間坐標(biāo)；
[0007] (2)模型處理及代碼生成：將鏈輪表面的空間坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的鏈輪表面空間坐標(biāo)進(jìn) 行比較，得到需要修補(bǔ)的三維模型，然后將所述三維模型分片生成數(shù)控代碼；
[0008] (3)30打印：打印初始階段，激光器的功率設(shè)定在1200-15001，打印0.5-1.5臟后， 激光器的功率設(shè)定在600-800W;
[0009] (4)后處理:對(duì)經(jīng)過(guò)3D打印的鏈輪進(jìn)行噴砂和打磨處理。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟（3)中，激光器的抬刀速度為2000-3000mm/min，線速度為600-1800mm/min〇
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，激光器的負(fù)離焦量為3-8mm，送粉速度為10-20g/min。
[0012] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，激光器先打印打底層再打印蓋面層，所述蓋面層的硬度 大于打底層的硬度，所述打底層和蓋面層分別由合金粉末組成。
[0013] 進(jìn)一步，所述打底層的單層粉末厚度為0.3-0.6mm，打底層共3-5層。
[0014] 進(jìn)一步，所述打底層的合金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為：(^16-23111〇.4-1.2、Si 0.5-1、Ni 23-30和Mo 2-4,余量為Fe。
[0015]進(jìn)一步，所述蓋面層的合金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為:C 0.8-1.2、Cr 3-5、Mn 0.3-1.0、Si 0.2-0.5、Ni 8-10、Mo 3.0-5.0、V 1.0-2.0和W 5.0-6.0,余量為Fe。
[0016]進(jìn)一步，所述蓋面層的合金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為:(：0.8-1.2、(^3.0-5.0、Mn 3.0-4.0、Si 1.0-1.5、Ni 0.5-2.0、B 0?卜 1.0、V 1.0-2.0和W 8.0-10.0,余量為 Fe〇
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，保護(hù)氣為氬氣，流量為300m3/h，壓力0.3-0.5MPa。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟(1)之前，還包括對(duì)鏈輪的待修復(fù)部位進(jìn)行清洗和打磨的步驟。
[0019] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0020] 1、本發(fā)明將3D打印技術(shù)應(yīng)用到鏈輪的修復(fù)中，巧妙的解決了對(duì)鏈輪多曲面修復(fù)的 難題，并且采用3D打印技術(shù)進(jìn)行精確可控的修復(fù)，既減少了修復(fù)材料的浪費(fèi)，又避免了修復(fù) 后大面積的機(jī)械加工，降低了修復(fù)成本；
[0021] 2、本發(fā)明采用雙涂層激光熔覆，打底層用于實(shí)現(xiàn)鏈輪基體和蓋面層的過(guò)渡，保證 基體、打底層和蓋面層之間均為冶金結(jié)合，解決高強(qiáng)度合金粉末與基體的結(jié)合問題，蓋面層 采用高強(qiáng)度合金，提升修復(fù)后鏈輪的表面強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例三的硬度測(cè)試結(jié)果圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例七的硬度測(cè)試結(jié)果圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024] 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，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，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。
[0025] 實(shí)施例一：
[0026] 一種鏈輪的3D打印修復(fù)方法，包括以下步驟：
[0027] (1)掃描:對(duì)鏈輪的待修復(fù)部位的表面缺陷、氧化物、油污等進(jìn)行清洗，用砂輪打磨 掉表面疲勞層至露出金屬光澤，然后對(duì)鏈輪進(jìn)行三維的掃描，獲得鏈輪表面的空間坐標(biāo)，三 維掃描技術(shù)能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)；
[0028] (2)模型處理及代碼生成：將鏈輪表面的空間坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的鏈輪表面空間坐標(biāo)進(jìn) 行比較，得到需要修補(bǔ)的三維模型，然后將所述三維模型分片生成數(shù)控代碼；
[0029] (3)3D打印：首先采用激光紅光對(duì)點(diǎn)，確定需修復(fù)部分的原點(diǎn);然后運(yùn)行程序，打開 保護(hù)氣，運(yùn)行送粉器，進(jìn)行逐層打印修復(fù)。打印初始階段，激光器的功率設(shè)定在1200-1500W， 打印0.5-1.5mm后，激光器的功率設(shè)定在600-800W，這樣做是為了防止熔覆層的稀釋率過(guò) 大，保證打底層和蓋面層的功能，同時(shí)在打印一定厚度后降低激光器的功率，有利于打印過(guò) 程中的散熱。激光器的抬刀速度為2000-3000mm/min，線速度為600-1800mm/min，激光器的 負(fù)離焦量為3_8mm，送粉速度為10-20g/min，激光器先打印打底層再打印蓋面層，所述蓋面 層的硬度大于打底層的硬度，所述打底層的單層粉末厚度為0.3-0.6mm，打底層共3-5層，保 護(hù)氣為氬氣，流量為300m 3/h，壓力0.3-0.5MPa，鏈輪基體為42CrMo鋼；
[0030] (4)后處理:對(duì)經(jīng)過(guò)3D打印的鏈輪進(jìn)行噴砂和打磨處理，加工鏈輪的修復(fù)區(qū)至標(biāo)準(zhǔn) 尺寸。本發(fā)明將3D打印技術(shù)應(yīng)用到鏈輪的修復(fù)中，巧妙的解決了對(duì)鏈輪多曲面修復(fù)的難題， 并且采用3D打印技術(shù)進(jìn)行精確可控的修復(fù)，既減少了修復(fù)材料的浪費(fèi)，又避免了修復(fù)后大 面積的機(jī)械加工，降低了修復(fù)成本。
[0031]所述打底層的合金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為：Cr 16-23、Mn 0.4-1.2、Si 0.5-l、Ni 23-30和Mo 2-4,余量為Fe。本合金粉末添加較高含量的Ni、Cr，利用Ni元素的良 好潤(rùn)濕性提升熔覆層的界面友好性能，依靠較大比例的廉價(jià)元素Cr提高熔覆層的耐腐蝕 性，另添加一定量的Mo元素，使得熔覆層同時(shí)具備良好的延展性及韌性，但是通常Cr的含量 超過(guò)15%時(shí)，會(huì)降低熔覆層的強(qiáng)度和硬度，Ni的含量較大時(shí)，熔覆層的韌性會(huì)明顯降低，本 發(fā)明對(duì)打底層合金粉末中成分及含量進(jìn)行調(diào)配，使各個(gè)組分協(xié)同作用，既可使合金粉末價(jià) 格低廉，又可使熔覆層具有較高的硬度和一定的耐磨性，兼?zhèn)淞己玫哪透g性和強(qiáng)韌性。也 能夠很好地實(shí)現(xiàn)與鏈輪基體之間的結(jié)合。
[0032]所述蓋面層的合金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為:C 0.8-1.2、Cr 3-5、Mn 0.3-1、 Si 0.2-0.5、Ni 8-10、Mo 3.0-5.0、V 1.0-2?0和W 5.0-6.0，余量為Fe。本合金粉末具備較 高的硬度，其中Ni、Mn、Mo可以形成穩(wěn)定奧氏體，具備"自淬硬性"。而W、V是強(qiáng)碳化物形成元 素，能形成細(xì)小彌散的碳化物，賦予熔覆層良好的強(qiáng)度。在激光熔覆的高溫條件下Cr、Si元 素可促使金屬表面生成致密的氧化膜，提高了整體的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕性。本發(fā) 明采用雙涂層激光熔覆，打底層用于實(shí)現(xiàn)鏈輪基體和蓋面層的過(guò)渡，保證基體、打底層和蓋 面層之間均為冶金結(jié)合，解決高強(qiáng)度合金粉末與基體的結(jié)合問題，蓋面層采用高強(qiáng)度合金， 提升修復(fù)后鏈輪的表面強(qiáng)度。
[0033] 實(shí)施例二：
[0034]與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是，所述打底層的合金粉末成分及其質(zhì) 量百分含量為:Cr 16、Mn 0.4、Si 0.5、Ni 23和Mo 2,余量為Fe。所述蓋面層的合金粉末成 分及其質(zhì)量百分含量為:C 0.8、Cr 3、Mn 0.3、Si 0.2、Ni 8、Mo 3.0、V 1.0和W 5.0,余量為 Fe〇
[0035] 實(shí)施例三：
[0036] 與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是，所述打底層的合金粉末成分及其質(zhì) 量百分含量為:〇20.4、]?11〇.82、310.71、附26.5和]\1〇3.3，余量為？6。所述蓋面層的合 金粉末成分及其質(zhì)量百分含量為：C 1.0、Cr 4、Mn 0.7、Si 0.4、Ni 9、Mo 4.0、V 1.5和W 5.5，余量為卩6。
[0037] 對(duì)本實(shí)施例獲得的修復(fù)后的鏈輪試樣進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試和硬度測(cè)試：
[0038] 試樣規(guī)格10X 10X 10mm，經(jīng)砂紙打磨并拋光后，使用HVS-