一种激光熔覆方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光熔覆技术领域，具体而言，涉及一种液压支架的旧的立柱的激光 熔覆方法。
【背景技术】
[0002] 立柱是液压支架的重要部件之一，在井下使用时，立柱承受的摩擦力和扭转力较 大，并且井下潮湿，立柱表面也经常被腐蚀，尤其是立柱表面存在气泡或裂纹等缺陷时，立 柱的腐蚀更为严重，现有技术通常是在新的立柱表面进行激光熔覆，以获得耐磨耐腐蚀的 液压支架立柱，并且熔覆区域存在裂纹和气泡等缺陷。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光熔覆方法，本发明的熔覆 方法得到晶粒细化的熔覆层，表面耐磨性能提高，裂纹和气泡等缺陷少。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种激光熔覆方法，对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器的输出功 率为2. 5-3. OkW，扫描线速度为20-40mm/s。
[0006] 进一步，激光器的输出功率为2. 9kW，扫描线速度为30mm/s。
[0007] 进一步，送粉速度为15_35g/min。
[0008] 进一步，激光器的激光输出口到立柱的表面的距离为400-410mm。
[0009] 进一步，激光器的光斑为方形，边长为4. 8-5. 2mm。
[0010] 进一步，激光熔覆之前，还包括对旧的立柱的表面进行一次车削或一次磨削，加工 量 < 1. 0mm。
[0011] 进一步，当加工量< 0. 5mm时，在旧的立柱表面恪覆一层激光恪覆层；当1. 0mm彡 加工量> 〇. 5mm时，在旧的立柱表面熔覆两层激光熔覆层。
[0012] 进一步，经过恪覆后的立柱表面高于新品表面0. 5-0. 8mm。
[0013] 进一步，激光熔覆之后，还包括对立柱表面加工至新品的高度，所述加工为依次进 行的二次车削和二次磨削。
[0014] 进一步，二次磨削的磨削量为单边0? 2mm。
[0015] 本发明的有益效果如下：
[0016] 1、本发明使用的激光器输出功率高，扫描速度快，可以快速对立柱表面进行激光 熔覆，形成的熔池区域小且浅，对基体的热影响区域小，产生的气孔或沟槽缺陷极少；
[0017] 2、本发明通过切削掉熔覆层表面的0. 5-0. 8mm的区域，获得硬度最高、耐腐蚀性 最好的面作为立柱的表面，明显增加立柱的使用寿命；
[0018] 3、本发明对高于新品平面的熔覆层先进行车削再进行磨削，车削车削能够快读去 除多余的熔覆层，车削后剩余少量熔覆层进行磨削，得到符合光洁度要求的熔覆表面，明显 提高了加工效率。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进 行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0020] 实施例一：
[0021] -种激光熔覆方法，包括以下步骤：
[0022] (1)先对旧的立柱表面进行清理，清理使用的是酒精或者其他清洗剂，清除立柱表 面的油渍和粉尘；
[0023] (2)根据立柱表面的破损情况，采取一次切削或一次磨削，去除立柱表面破损层或 立柱原电镀层，加工量控制在< 1. 〇mm。若加工量过大，需要激光熔覆的熔覆层非常厚，大大 增加了立柱的修复成本，相对于熔覆进行修复，更换新件成本更低；当加工量< 0. 5mm时， 在旧的立柱表面熔覆一层激光熔覆层；当1. 〇mm多加工量> 0. 5mm时，在旧的立柱表面熔覆 两层激光熔覆层，采用2层熔覆层时，上层熔覆层合金粉末的成分在熔覆过程中几乎没有 变化，可获得硬度接近理论值的熔覆层；
[0024] (3)对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器为半导体激光器，激光器的 输出功率为2. 5-3. OkW，扫描线速度为20-40mm/s，送粉速度为15-35g/min，激光器的激光 输出口到立柱的表面的距离为400-410mm，激光器的光斑为方形，边长为4. 8-5. 2mm，搭接 率为50%。本发明的激光熔覆工艺采用高的激光功率、快的扫描线速度，对需要熔覆的区 域进行快速熔覆，在立柱表面形成的熔池小且浅，熔覆用的合金粉末成分变化小，由于对旧 的立柱进行激光熔覆，就是对立柱的易磨损和腐蚀部分进行重点加强，因此希望熔覆区域 的耐磨性和耐腐蚀性要优于基体，合金粉末在熔覆过程中会发生成分的变化，熔融态时间 越长，熔池越深，成分变化越大，因此本发明对立柱表面采用快速熔覆，以得到耐磨性好的 熔覆层。此外，快速的激光熔覆对基体的热辐射少，热辐射可能导致基体产生再热裂纹或气 泡，这些缺陷将大大降低立柱的使用寿命；
[0025] (4)经过熔覆后的表面高于原表面0. 5-0. 8mm，对熔覆后的立柱表面先进行二次 车削，二次车削后，立柱单边还剩余〇. 2mm的加工量，再进行二次磨削，得到与新品立柱表 面高度一致的熔覆层。本发明的发明人偶然发现，在距离熔覆层表面0. 5-0. 8mm处，熔覆 层的硬度和耐磨性明显高于其他区域，因此使熔覆层高于原基体表面〇. 5-0. 8_，经过机加 工后，恰好将硬度和耐磨性最好的区域作为表面，明显增加了立柱的耐磨性和使用寿命。二 次车削使用的刀头是YBC315,加工角度为90°，使用该种刀头能够快速有效的完成对熔覆 层的车削，并且不容易崩刀。二次磨削使用的是100目的白刚玉砂轮，若使用更大目数的砂 轮，磨削的效率很低，若使用更小目数的砂轮，磨削后表面光洁度较差，达不到要求。现有技 术对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较多，只 采用磨削加工效率低下，本发明先将大部分多余的熔覆层进行车削加工，最后0. 2mm的熔 覆层采用磨削加工，大大提高了加工的效率，同时也能达到熔覆表面的光洁度要求。
[0026] 此外，使用大功率激光器和高的扫描线速度，在立柱表面形成熔池后，激光快速远 离熔池，熔融的金属液快速降温，形成的晶粒细小，提高了熔覆层的硬度和耐磨性。并且， 本发明的激光熔覆方法得到的熔覆层薄，一层熔覆层的厚度通常是在0. 5-1. 0mm之间，现 有技术普遍为了节省能源和原料，争取一次熔覆完成，例如对于加工量> 0. 5的情况，根据 现有技术的指导，技术人员普遍采取的都是熔覆一层，在熔覆的过程中，为了得到厚的熔覆 层，或者提高激光器的输出功率，或者降低激光的扫描线速度，这都将增加熔覆的成本，降 低熔覆的效率，而本发明的技术人员发现，得到两层薄的熔覆层比得到一层厚的熔覆层所 用的时间和能源成本都要低，因此本发明将熔覆效率提高50%，降低了液压支架修复的成 本。
[0027] 实施例二：
[0028] 与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：
[0029] 激光器的输出功率为2. 5kW，扫描线速度为40mm/s，送粉速度为15g/min，激光器 的激光输出口到立柱的表面的距离为400mm，激光器的光斑为方形，边长为4. 8mm，搭接率 为 50%。
[0030] 实施例三：
[0031] 与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：
[0032] 激光器的输出功率为2. 9kW，扫描线速度为30mm/s，送粉速度为25g/min，激光器 的激光输出口到立柱的表面的距离为403mm，激光器的光斑为方形，边长为5. 0mm，搭接率 为 50%。
[0033] 实施例四：
[0034] 与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：
[0035] 激光器的输出功率为3. OkW，扫描线速度为20mm/s，送粉速度为35g/min，激光器 的激光输出口到立柱的表面的距离为410mm，激光器的光斑为方形，边长为5. 2mm，搭接率 为 50%。
[0036] 对比实验一：
[0037] 选取液压支架的旧立柱9根，随机平均分为三组，第一组为对照组，第二组和第三 组为试验组，第一组采用的激光器输出功率为2. OkW，扫描线速度为40mm/s，第二组采用的 激光器输出功率为3. OkW，扫描线速度为15mm/s，三组采用相同的合金粉末进行熔覆，其余 参数与第三组相同，第三组采用与实施例三相同的工艺参数。对熔覆后的立柱统计表面的 气泡和裂纹，并且对硬度进行测试，取平均值，结果如下表1 :
[0038]表1
[0039]
[0040] 本试验数据由山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司实验室提供
[0041] 由表1可以看出，本发明的激光熔覆方法得到的熔覆层没有气泡和裂纹缺陷，硬 度高，说明耐磨性能好；在实际使用中，本发明的熔覆的立柱可以在井下连续使用5年以 上，说明本发明熔覆的立柱耐腐蚀性能好，耐盐雾时间长。
[0042] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种激光熔覆方法，其特征在于，对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器 的输出功率为2. 5-3. OkW，扫描线速度为20-40mm/s。2. 根据权利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的输出功率为2. 9kW，扫 描线速度为30mm/s。3. 根据权利要求1所述的激光恪覆方法，其特征在于，送粉速度为15-35g/min。4. 根据权利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的激光输出口到立柱的 表面的距离为400-410mm。5. 根据权利要求4所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光器的光斑为方形，边长为 4. 8-5. 2mm〇6. 根据权利要求1所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之前，还包括对旧的立 柱的表面进行一次车削或一次磨削，加工量< 1.0 mm。7. 根据权利要求6所述的激光熔覆方法，其特征在于，当加工量< 0. 5mm时，在旧的立 柱表面熔覆一层激光熔覆层；当1.0 mm多加工量> 0. 5mm时，在旧的立柱表面熔覆两层激光 熔覆层。8. 根据权利要求7所述的激光熔覆方法，其特征在于，经过熔覆后的立柱表面高于新 品表面 0. 5-0. 8mm。9. 根据权利要求1-8任一所述的激光熔覆方法，其特征在于，激光熔覆之后，还包括对 立柱表面加工至新品的高度，所述加工为依次进行的二次车削和二次磨削。10. 根据权利要求9所述的激光熔覆方法，其特征在于，二次磨削的磨削量为单边 0. 2mm〇
【专利摘要】本发明公开了一种激光熔覆方法，包括对液压支架的旧的立柱表面进行激光熔覆，激光器的输出功率为2.5-3.0kW，扫描线速度为20-40mm/s，本发明使用的激光器输出功率高，扫描速度快，可以快速对立柱表面进行激光熔覆，形成的熔池区域小且浅，对基体的热影响区域小，产生的气孔或沟槽缺陷极少。
【IPC分类】C23C24/10
【公开号】CN105112910
【申请号】CN201510633109
【发明人】张碧蝉, 梁开东, 李云海, 盛波, 张严敬, 李昱, 吴欲璇, 赵雯, 郭艳丽, 陈琥, 常兴其, 王宇
【申请人】山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月30日