CN104357835B - 一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法，步骤：将港机滑轮进行整体烘烤处理，然后表面进行清理去掉锈迹和油污；喷砂处理，并用压缩空气清砂，然后将其表面用碳素墨水涂黑；先对港机滑轮的绳槽底部进行激光熔覆，功率70％～80％，离焦量0，保护气2L/min～5L/min，搭接率50％～60％，机床转台的转动速度为0.18r/min～0.32r/min，送粉量为70g/min～90g/min；4)对绳槽侧壁激光熔覆，功率50％～60％，离焦量‑20mm～‑30mm，保护气2L/min～5L/min，搭接率30％～40％，转台转速为0.36r/min～0.6r/min；去应力热处理，随炉冷却。本发明工艺简单合理，制备的涂层无裂缝、硬度高，耐磨性能较基体提高3倍，大大提高了港机滑轮的使用寿命。

Description

一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法
技术领域
本发明属于表面加工与改性技术领域，涉及一种在铁基体上制备激光熔覆铁基耐磨大厚度涂层的方法，尤其涉及一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法。
背景技术
船舶及港机修造是我国长江三角洲地区海洋经济及内航经济的亮点。以浙江为例，共有各类修造船厂246家，有船台船坞共计1040个，舾装码头218个，共配备拖轮42艘，船舶修造能力已达2015万载重吨。另外，长江三角洲地区的起重港机和港作船舶也比较多，以宁波港为例，全港共有各种港作船舶120艘、各种起吊港机1500台，每年报废的起吊滑轮就达5000多件，均是由于绳槽磨损而报废。因此，船舶及港机装备部件尤其是港机滑轮的修复强化在长江三角洲地区具有极好的产业化前景。
激光表面强化技术随着大功率激光器技术的快速发展近年来在激光熔凝、激光表面合金化、激光熔覆技术等方面发展很快，制备的涂层与基体呈冶金结合，结合强度较高，且激光能量集中，热影响区小，能够保持基材原有的组织与形状，在修复港机滑轮方面有天然的优势。在港机滑轮上制备激光强化涂层，以提高其使用寿命，是一种很有应用潜力的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法，采用宽带激光光斑与多道激光熔覆层搭接的方法在氩气保护气氛下通过精密机床控制在港机滑轮上制备铁基耐磨涂层，制备的涂层耐磨性能好，大大提高了港机滑轮的使用寿命。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将港机滑轮进行整体烘烤处理，然后对港机滑轮绳槽表面进行清理去掉锈迹和油污；
2)接着对港机滑轮进行喷砂处理，并用压缩空气清砂，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)采用固体激光器对步骤2)处理后的港机滑轮进行激光熔覆，首先对港机滑轮的绳槽底部进行熔覆，功率70％～80％，离焦量0，保护气2L/min～5L/min，搭接率50％～60％，通过编程后，机床转台的转动速度为0.18r/min～0.32r/min，送粉量为70g/min～90g/min；
4)接着对港机滑轮的绳槽侧壁进行激光熔覆，功率为50％～60％，离焦量-20mm～-30mm，保护气2L/min～5L/min，搭接率30％～40％，通过编程，机床转台转速为0.36r/min～0.6r/min；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行去应力热处理，最后随炉冷却即可。
作为改进，所述步骤1)的烘烤处理的烘烤温度150℃～200℃，时间0.5h～1h，表面清理是指用丙酮去掉锈迹和油污。
作为改进，所述步骤3)、步骤4)的激光熔覆过程中机床转台需根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平。
再改进，所述步骤5)的去应力热处理的温度为400℃～500℃，时间3h～4h。
固体激光器设备额定功率为3kW。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用宽带激光光斑与多道激光熔覆层搭接的方法在氩气保护气氛下通过精密机床控制在港机滑轮上制备铁基耐磨涂层。在激光熔覆过程中，针对港机滑轮绳槽的特殊形状，通过改变激光头焦距与改变搭接量相结合，在主要磨损的绳槽底部，采用无离焦量和大搭接量的方式，保证此部位涂层的硬度、厚度与结合力；在次要磨损的绳槽侧壁，采用负离焦和小搭接量的方式，提高加工速度，减少耗费。这样，使各部位都得到有效保护，且不会造成资源的浪费。本发明工艺简单，所制备的涂层，单道可达1.5mm，搭接后可达3.0mm，涂层无裂缝、硬度高，耐磨性能较基体提高3倍，大大提高了港机滑轮的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1在港机滑轮绳槽底部的激光熔覆工艺示意图；
图2是本发明实施例1在港机滑轮绳槽侧壁的激光熔覆工艺示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
1)对港机滑轮进行整体150℃，0.5h的烘烤处理，清理可能存于其内的油污，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；
2)对步骤1)处理的港机滑轮进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的港机滑轮进行“清砂”处理，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)对步骤2)处理的港机滑轮进行激光熔覆，采用IPG的固体激光器进行激光熔覆，将港机滑轮固定在机床转台上，采用功率70％，离焦量0，保护气2L/min，搭接率50％的方式对绳槽底部进行熔覆，如图1所示，激光头1对准港机滑轮2的绳槽底部，激光束及粉流3从激光头1中喷出，通过编程后，机床转台的转动速度为0.18r/min，送粉量为70g/min，图1中的虚线部分是机床转动一圈后(熔覆完一道)，激光头1与港机滑轮2的相对位置变化关系；
4)对港机滑轮的绳槽侧壁进行激光熔覆，如图2所示，激光头1对准港机滑轮2的绳槽侧壁，此时，功率为50％，离焦量-20mm，保护气2L/min，搭接率30％，通过编程，机床转台转速为0.36r/min；在此过程中机床转台根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平，图2中的虚线部分是机床转动一圈后(熔覆完一道)，激光头1与港机滑轮2的相对位置变化关系；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行400℃，3h的去应力热处理，随炉冷却。
该实施例制备的样品进行性能测试
实施例2
1)对港机滑轮进行整体200℃，1h的烘烤处理，清理可能存于其内的油污，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；
2)对步骤1)处理的港机滑轮进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的港机滑轮进行“清砂”处理，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)对步骤2)处理的港机滑轮进行激光熔覆，首先采用的功率80％，离焦量0，保护气5L/min，搭接率60％的方式对绳槽底部进行熔覆，通过编程后，机床转台的转动速度为0.32r/min，送粉量为90g/min；
4)接着对港机滑轮绳槽的侧壁进行激光熔覆，此时，功率为60％，离焦量-30mm，保护气5L/min，搭接率40％，通过编程，机床转台转速为0.6r/min；在步骤3)、4)过程中转台根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行500℃，4h的去应力热处理，随炉冷却。
该实施例制备的样品进行性能测试
实施例3
1)对港机滑轮进行整体175℃，0.75h的烘烤处理，清理可能存于其内的油污，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；
2)对步骤1)处理的港机滑轮进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的港机滑轮进行“清砂”处理，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)对步骤2)处理的港机滑轮进行激光熔覆，首先采用的功率75％，离焦量0，保护气3.5L/min，搭接率55％的方式对绳槽底部进行熔覆，通过编程后，机床转台的转动速度为0.25r/min，送粉量为80g/min；
4)对步骤3)制备的港机滑轮绳槽的侧壁进行激光熔覆，此时，功率为55％，离焦量-25mm，保护气3.5L/min，搭接率35％，通过编程，机床转台转速为0.48r/min；在步骤3)、4)过程中转台根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行450℃，3.5h的去应力热处理，随炉冷却。
该实施例制备的样品进行性能测试
实施例4
1)对港机滑轮进行整体190℃，0.6h的烘烤处理，清理可能存于其内的油污，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；
2)对步骤1)处理的港机滑轮进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的港机滑轮进行“清砂”处理，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)对步骤2)处理的港机滑轮进行激光熔覆，首先采用的功率73％，离焦量0，保护气2L/min，搭接率57％的方式对绳槽底部进行熔覆，通过编程后，机床转台的转动速度为0.25r/min，送粉量为70g/min；
4)对步骤3)制备的港机滑轮绳槽的侧壁进行激光熔覆，此时，功率为52％，离焦量-26mm，保护气2L/min，搭接率33％，通过编程，机床转台转速为0.6r/min；在步骤3)、4)过程中转台根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行430℃，4h的去应力热处理，随炉冷却。
该实施例制备的样品进行性能测试

Claims (4)

1.一种在港机滑轮上制备激光熔覆铁基涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将港机滑轮进行整体烘烤处理，然后对港机滑轮绳槽表面进行清理去掉锈迹和油污；
2)接着对港机滑轮进行喷砂处理，并用压缩空气清砂，然后将其表面用碳素墨水涂黑；
3)采用固体激光器对步骤2)处理后的港机滑轮进行激光熔覆，首先对港机滑轮的绳槽底部进行熔覆，功率70％～80％，离焦量0，保护气2L/min～5L/min，搭接率50％～60％，通过编程后，机床转台的转动速度为0.18r/min～0.32r/min，送粉量为70g/min～90g/min；
4)接着对港机滑轮的绳槽侧壁进行激光熔覆，功率为50％～60％，离焦量-20mm～-30mm，保护气2L/min～5L/min，搭接率30％～40％，通过编程，机床转台转速为0.36r/min～0.6r/min；
5)将激光熔覆后的港机滑轮进行去应力热处理，最后随炉冷却即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)的烘烤处理的烘烤温度150℃～200℃，时间0.5h～1h，表面清理是指用丙酮去掉锈迹和油污。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)、步骤4)的激光熔覆过程中机床转台需根据绳槽形状偏转，使熔覆面始终保持水平。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5)的去应力热处理的温度为400℃～500℃，时间3h～4h。
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