一种用于激光制造高速电梯曳引轮的耐磨涂层的制作方法

文档序号:12414527

本发明涉及一种激光制造输送部件的合金材料,特别是涉及一种激光制造高速电梯曳引轮的耐磨合金涂层。



背景技术:

电梯曳引轮是电梯非常重要的部件。电梯曳引轮损坏的主要形式是产生损和腐蚀,而槽间磨损不均匀又往往造成整个零件失效,最终导致设备报废;由于电梯曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷,因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击,所以在材料上多用球墨铸铁。为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损,除了选择合适的绳槽槽型外,对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度也有要求。

随着高层建筑的高度不断增加,电梯运行速度随之不断提升,对曳引轮的要求也不断提高。由于使用中磨损加剧,球墨铸铁的耐磨性已难以满足使用要求。而且,为保证轿厢运行平稳性,要求曳引轮各槽均匀磨损,磨损量差值≤ 1mm,但由于曳引轮尺寸大,铸造时无法避免局部出现夹杂、气孔、组织偏析等缺陷,这些缺陷都会使铸件表面耐磨性下降,造成不均匀磨损,从而使磨损量差值超标,电梯运行不平稳。

因此,选择合适的高速电梯曳引轮激光熔覆合金材料,增强电梯曳引轮的耐磨耐蚀性能,提高它的使用寿命,是所属领域当前亟待解决的课题。

激光熔覆是指通过不同的方式在被熔覆的基体上添加选择的涂层材料,经高能密度激光束辐照加热,使之和基体表面熔化,并快速凝固,从而在基材表面形成与其为冶金结合的表面涂层的工艺过程。作为近年来材料表面强化方面的先进技术,激光熔覆具有引起工件变形小、稀释率低、涂层与基材间结合力强等一系列优点,但根据基材以及所需性能的不同,需要合理的选择熔覆粉末以及熔覆工艺,否则熔覆层会出现气孔、裂纹等缺陷,影响工件的使用性能。

激光熔覆修复技术作为一种先进的再制造技术,近年来得到了迅速推广和广泛应用。

但是,目前市场上激光熔覆专用的合金粉末并不多见,而喷焊、喷涂等传统工艺所使用的合金粉末,是按不同比例加以调配,并以机械混粉的形式配制所需的各种镍基、钴基、铁基合金粉末。这些混合合金粉末存在诸如混合不均匀、颗粒度差异大、熔点不同、成分偏差、膨胀系数不同等问题,导致在实际熔覆中无法控制裂纹、气孔、偏析、性能不稳、不易机加等缺陷。

因此,研究开发出新的具有耐蚀耐磨能力的、性能稳定的激光熔覆用合金粉末,是所述技术领域里的重大课题,经本申请人检索查证:国内外尚无这方面的相关报道。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题,通过反复研究改进,给出了具有耐磨耐蚀性能好的适用于高速电梯曳引轮的合金粉末,能够在电梯曳引轮轮槽表面上熔覆一层无裂纹、无杂质、组织致密的耐磨合金粉末,大幅度提高了电梯曳引轮的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的:一种激光制造高速电梯曳引轮的耐磨涂层,不需要基材与功能层之间的打底层,可以直接采用半导体激光器在电梯曳引轮球磨铸铁基材上熔覆钴基合金耐磨涂层,这在常规工艺中是很难实现的,其材料成分按重量百分比计的配比如下:C:1.1-1.3%,Cr:22-24%,Si:1.0-1.3%,Ni:1.3-1.5%,Mn:0.1-0.15%,Mo:2.5-2.8%,W:4.5-4.7%,Fe:2.8-2.9%,B:1.6-1.8%,余量为Co。

这种合金粉末的特点在于以钴基合金为基体,粉末中的铬含量较高,可以与粉末中的碳元素、硼元素形成适量的碳化铬、硼化铬等硬质相,且铬具有较强的固溶强化能力,提高熔覆层的强度,也能提高熔覆层的耐蚀性能;碳含量的提高可与其他合金元素也可以形成一定量的碳化物硬质相,进而提高涂层的硬度和耐磨性;在粉末中加入适量的硼和硅使粉末具有一定的自脱氧、造渣能力,提高液态金属的润湿能力,同时硼还具有晶界强化的作用,可以提高熔覆层的硬度;镍的加入可以提高熔覆层的耐蚀性能,还能够细化晶粒,提高熔覆层的强度;钼,能够起到使组织均匀细化的作用,同时钼的原子半径较大,固溶后发生较严重的晶格畸变,提高熔覆层的硬度,从而提高其耐磨性能。通过调整各元素间成分的配比,使得到的熔覆层无夹杂、气孔以及裂纹等缺陷,且耐磨耐蚀性能良好,适用于高速电梯曳引轮的激光熔覆。

本发明给出的具有耐蚀、耐磨性能的激光熔覆用耐磨涂层,在实际熔覆操作中采用3KW 半导体激光器,工艺参数是:功率:2500-3000W,光斑直径:3mm,扫描速度:800-1200mm/min,搭接率:45%-50%。

本发明给出的这种具有耐蚀、耐磨性能的激光熔覆用钴基合金粉末材料,专用于高速电梯曳引轮。

与现有技术相比,本发明的通过分析材料中不同元素特性,设计出适合高速电梯曳引轮的耐磨材料,粉末中的铬含量较高,可以与粉末中的碳元素、硼元素形成适量的碳化铬、硼化铬等硬质相,且铬具有较强的固溶强化能力,提高熔覆层的强度,也能提高熔覆层的耐蚀性能;碳含量的提高可与其他合金元素也可以形成一定量的碳化物硬质相,进而提高涂层的硬度和耐磨性;在粉末中加入适量的硼和硅使粉末具有一定的自脱氧、造渣能力,提高液态金属的润湿能力,同时硼还具有晶界强化的作用,可以提高熔覆层的硬度;镍的加入可以提高熔覆层的耐蚀性能,还能够细化晶粒,提高熔覆层的强度;钼,能够起到使组织均匀细化的作用,同时钼的原子半径较大,固溶后发生较严重的晶格畸变,提高熔覆层的硬度,从而提高其耐磨性能。通过调整各元素间成分的配比,使得到的熔覆层无夹杂、气孔以及裂纹等缺陷,且耐磨耐蚀性能良好,适用于高速电梯曳引轮的激光熔覆。

具体实施方式

实施例1。

用3KW 半导体激光器,对高速电梯曳引轮进行激光熔覆。设计的钴基耐磨涂层的合金元素质量百分数是。

C:1.1%,Cr:23%,Si:1.21%,Ni:1.5%,Mn:0.12%,Mo:2.7%,W:4.56%,Fe:2.8%,B:1.62%,余量为Co。

其熔覆工艺参数是:功率:2500W,光斑直径:3mm,扫描速度:1000mm/min,搭接率:50%。

取得的效果:目前,用于高速电梯曳引轮的钴基合金涂层的耐磨性为原铸造基材的5倍以上。

实施例2。

用3KW 半导体激光器,对高速电梯曳引轮进行激光熔覆。设计的钴基耐磨涂层的合金元素质量百分数是。

C:1.25%,Cr:24%,Si:1.3%,Ni:1.4%,Mn:0.13%,Mo:2.6%,W:4.5%,Fe:2.81%,B:1.7%,余量为Co。

其熔覆工艺参数是:功率:2500W,光斑直径:3mm,扫描速度:1000mm/min,搭接率:50%。

取得的效果:目前,用于高速电梯曳引轮的钴基合金涂层的耐磨性为原铸造基材的5倍以上。

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