專利名稱：激光修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的材料和制法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的材料和制法及應(yīng)用，特別是用于高硬度航空發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具激光熔覆修復(fù)的合金粉末材料及其制作方法以及它的應(yīng)用，屬于冶金技術(shù)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，用于發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具修復(fù)的工藝方法主要有熱噴涂和激光修復(fù)。由于熱噴涂工藝修復(fù)的涂層存在空洞、氣孔等冶金缺陷，同時(shí)，熱噴涂層與基材之間為機(jī)械或半機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度較低，在使用過(guò)程中易發(fā)生脫落現(xiàn)象，限制了它的應(yīng)用范圍。而激光熔覆修復(fù)的涂層具有組織細(xì)小、無(wú)孔洞、涂層熔覆厚度可控、涂層與基材呈冶金結(jié)合、結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn)。但是激光熔覆修復(fù)的合金粉末材料均是借用傳統(tǒng)的熱噴涂材料，這種材料在激光熔覆過(guò)程中，極易在涂層中產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力進(jìn)而導(dǎo)致開裂現(xiàn)象。因此，研發(fā)專用于激光熔覆修復(fù)的合金粉末材料成了激光修復(fù)行業(yè)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的材料和制法及應(yīng)用。本發(fā)明所用的合金粉末材料流動(dòng)性好，并添加了強(qiáng)碳化物形成元素，可用于報(bào)廢的高硬度低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件的激光熔覆修復(fù)，而且激光熔覆后所形成的涂層中無(wú)裂紋孔洞產(chǎn)生，從而大大降低了熔覆層的開裂敏感性。
本發(fā)明是這樣構(gòu)成的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料，按照重量組分計(jì)算它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份組成的。
具體的說(shuō)按照重量計(jì)算它是由C 0.3公斤、Cr 13公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 77公斤、Ni 3.2公斤、Mo 1公斤和V 1公斤組成的。
本發(fā)明所述激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的制備方法為按配方及比例稱取粒度為-140～280目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨使之充分混合，即得產(chǎn)品。
在本方法中研磨的時(shí)間為4～8小時(shí)。若研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則生產(chǎn)成本增加、降低效益，但是研磨時(shí)間短則這些金屬粉末不能夠充分地混合均勻，達(dá)不到最佳的使用效果。
本發(fā)明所述激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的應(yīng)用制得的合金粉末材料可用于報(bào)廢的高硬度低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件的激光熔覆修復(fù)。
具體地說(shuō)，將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具或報(bào)廢的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝2～4KW，掃描速度V＝2～8mm/s，光斑尺寸d＝2.5～3.5mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。比較好的應(yīng)用條件是將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具或報(bào)廢的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝3.5KW，掃描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝4mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所用材料為非晶合金體系，非晶合金可以降低激光熔覆過(guò)程中涂層的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，因此，本發(fā)明合金粉末材料經(jīng)激光熔覆后，所形成的涂層中無(wú)裂紋孔洞產(chǎn)生，從而大大降低了熔覆層的開裂敏感性。而且本發(fā)明所用的合金粉末材料流動(dòng)性好，并添加了強(qiáng)碳化物形成元素Mo和/或V，熔覆過(guò)程中形成硬度極高的MoC、VC，這些碳化物彌散分布在材料中，起到增強(qiáng)材料整體硬度和強(qiáng)度的作用，適用于報(bào)廢的一系列較高硬度(HRC＝50～60)的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件的激光熔覆修復(fù)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1激光熔覆修復(fù)高硬度的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片鍛壓模具或低碳鋼制件的合金粉末材料，由C 0.3公斤、Cr 14公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 76公斤、Ni 3.2公斤、Mo1公斤和V 1公斤組成。按配方及比例稱取粒度為-20～160目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨6小時(shí)使之充分混合，制得產(chǎn)品。
將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)葉片鍛壓模具或低碳鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝3.5KW，掃描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝3mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
本發(fā)明的實(shí)施例2激光熔覆修復(fù)高硬度的發(fā)動(dòng)機(jī)彎頭件鍛壓模具或中碳鋼制件的合金粉末材料，由C 0.2公斤、Cr 18公斤、Si 1.8公斤、B 1.5公斤、Fe 74公斤、Ni 2.5公斤和Mo 2公斤組成。按配方及比例稱取粒度為-140～40目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨4小時(shí)使之充分混合，制得產(chǎn)品。
將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)彎頭件鍛壓模具或中碳鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝2KW，掃描速度V＝2mm/s，光斑尺寸d＝2.5mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
本發(fā)明的實(shí)施例3激光熔覆修復(fù)高硬度的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)軋件鍛壓模具或低碳合金鋼制件的合金粉末材料，由C 0.4公斤、Cr 20公斤、Si 3.4公斤、B 2.8公斤、Fe 68公斤、Ni 3.4公斤和V 2公斤組成。按配方及比例稱取粒度為100～280目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨8小時(shí)使之充分混合，制得產(chǎn)品。
將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)軋件鍛壓模具或低碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝4KW，掃描速度V＝8mm/s，光斑尺寸d＝3.5mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
本發(fā)明的實(shí)施例4激光熔覆修復(fù)高硬度的發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪鍛壓模具或中碳合金鋼制件的合金粉末材料，由C 0.5公斤、Cr 10公斤、Si 3.2公斤、B 2.2公斤、Fe 78公斤、Ni 3.1公斤、Mo 2公斤和V 1公斤組成。按配方及比例稱取粒度為0～180目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨5小時(shí)使之充分混合，制得產(chǎn)品。
將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪鍛壓模具或中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝3KW，掃描速度V＝5mm/s，光斑尺寸d＝3mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
本發(fā)明的實(shí)施例5激光熔覆修復(fù)高硬度的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件鍛壓模具或低、中碳鋼制件的合金粉末材料，由C 0.4公斤、Cr 20公斤、Si 3.4公斤、B 2.8公斤、Fe 66公斤、Ni 3.4公斤、Mo 2公斤和V 2公斤組成。按配方及比例稱取粒度為-140～280目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨7小時(shí)使之充分混合，制得產(chǎn)品。
將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件鍛壓模具或低、中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝2.5KW，掃描速度V＝7mm/s，光斑尺寸d＝3.5mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
本發(fā)明合金粉末材料所能修復(fù)的模具或制件的硬度HRC＝50～60。
權(quán)利要求
1.激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料，其特征在于按照重量組分計(jì)算它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe 66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份組成的。
2.按照權(quán)利要求1所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料，其特征在于按照重量計(jì)算它是由C 0.3公斤、Cr 13公斤、Si 2.0公斤、B 2.5公斤、Fe 77公斤、Ni 3.2公斤、Mo 1公斤和V 1公斤組成的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的制備方法，其特征在于按配方及比例稱取粒度為-140～280目的各種合金粉末，然后在研缽中研磨使之充分混合，即得產(chǎn)品。
4.按照權(quán)利要求3所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的制備方法，其特征在于研磨的時(shí)間為4～8小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的應(yīng)用，其特征在于制得的合金粉末材料用于報(bào)廢的高硬度低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件的激光熔覆修復(fù)。
6.按照權(quán)利要求5所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的應(yīng)用，其特征在于將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具或報(bào)廢的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝2～4KW，掃描速度V＝2～8mm/s，光斑尺寸d＝2.5～3.5mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
7.按照權(quán)利要求6所述的激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的合金粉末材料的應(yīng)用，其特征在于將制得的合金粉末材料置于需要修復(fù)的高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具或報(bào)廢的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件缺陷位置，在激光輸出功率P＝3.5KW，掃描速度V＝3mm/s，光斑尺寸d＝3mm的條件下，進(jìn)行激光修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光熔覆修復(fù)高硬度發(fā)動(dòng)機(jī)制件報(bào)廢模具的材料和制法及應(yīng)用，按照重量組分計(jì)算它是由C 0.2～0.5份、Cr 10～20份、Si 1.8～3.4份、B 1.5～2.8份、Fe 66～78份、Ni 2.5～3.4份、Mo 0～2份和V 0～2份組成的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明工藝條件下，激光熔覆粉末材料后，所形成的涂層中無(wú)裂紋孔洞產(chǎn)生，從而大大降低了熔覆層的開裂敏感性。而且本發(fā)明所用的合金粉末材料流動(dòng)性好，并添加了強(qiáng)碳化物形成元素Mo和/或V，可用于報(bào)廢的一系列較高硬度(HRC＝50～60)的低、中碳鋼或低、中碳合金鋼制件的激光熔覆修復(fù)。
文檔編號(hào)B23K26/34GK101054667SQ20071020063
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者劉其斌, 李寶增, 朱維東 申請(qǐng)人:貴州光谷海泰激光技術(shù)有限公司