泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法
【专利摘要】本发明提出了一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，包括：对机封轴套的耐磨蚀部位进行表面处理；将经过表面处理后的所述耐磨蚀部位利用镍基复合粉末通过激光器进行熔覆；所述镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下：C:0.5-1％、Cr：14-19％、Si：3.5-5％、B：3-4.5％、Cu：2-4％、Mo：2-4％、Fe：8-9％、CeO：0.3-0.5％、Ti：0.5-1％、W：2.5-3.5％以及Ni：余量；将经过熔覆步骤后的所述机封轴套进行湿式磨加工，检测处理后即可。泵用机封轴套通过激光熔覆改性后，硬度可达到HRC72-76，耐磨损同时耐各种化工介质的酸碱性腐蚀。
【专利说明】泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光熔覆【技术领域】，特别是指一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法。
【背景技术】
[0002]激光熔覆技术是一种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出，并于1976年诞生了第一项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代，激光熔覆技术得到了迅速的发展，结合CAD技术兴起的快速原型加工技术，为激光熔覆技术又添了新的活力。
[0003]激光熔覆技术进一步应用面临的主要问题是:①激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中，加热和冷却的速度极快，最高速度可达1012°C /s.由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度。②激光熔敷过程的检测和实施自动化控制。③激光熔覆层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究，但控制方法方面还不成熟。
[0004]为了使泵用机封轴套耐磨，现有技术主要有下述几种方式:a，采用镶硬质合金套，如碳化硅或氮化硅；b，电镀涂层；c，等离子渗氦。上述处理方式在一定程度上提高了机封轴套的耐磨性，但是都具有各自的缺陷。镶硬质合金套:轴套外圆表面打螺纹，螺纹处涂胶水，再镶上硬质合金套，由于高速运转时会产生高温使之胶水氧化造成机械密封位松动，使之失效。电镀涂层:易剥落，硬度低不耐磨。等离子渗氮:硬度层太薄。
[0005]鉴于现有技术的缺陷，有必要研究一种硬度高，耐磨损且抗酸碱腐蚀的泵用机封轴套。
【发明内容】
[0006]本发明提出一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，解决了现有技术中机封轴套硬度低、不耐磨、不耐酸碱性腐蚀的问题。
[0007]本发明的技术方案是这样实现的:
[0008]一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，包括:
[0009]对机封轴套的耐磨蚀部位进行表面处理；
[0010]将经过表面处理后的所述耐磨蚀部位利用镍基复合粉末通过激光器进行熔覆；其中输出功率为1500-1800W，焦距为160-260mm，送粉量为5_20g/min，熔化温度为1050-10800C ;所述镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下:C:0.5-1%, Cr:14-19%, Si:3.5-5%, B:3-4.5%, Cu:2_4%、Mo:2_4%、Fe:8_9%、CeO:0.3-0.5%, Ti:
0.5-1%, W:2.5-3.5% 以及 N1:余量；
[0011]将经过熔覆步骤后的所述机封轴套进行湿式磨加工，检测处理后即可。[0012]作为优选的技术方案,所述激光器的波长为976nm。
[0013]作为优选的技术方案,所述激光器的扫描速度为0_12mm/s。
[0014]作为优选的技术方案，所述镍基复合粉末的颗粒度为:_150/+280。
[0015]作为优选的技术方案，所述熔覆采用2-3层单道激光熔覆层。
[0016]作为优选的技术方案，所述熔覆过程中使用的保护气体为氦气。
[0017]有益效果
[0018](I)本发明中的泵用机封轴套通过激光熔覆改性后，硬度可达到HRC72-76，耐磨损同时耐各种化工介质的酸碱性腐蚀。
[0019](2)本发明的镍基复合粉末的合金化是运用Mo、Cr、Fe元素进行奥氏体固溶强化；用Ti获得金属间化合物Y’相沉淀强化；添加B实现晶界强化；添加W可提高耐磨性；添加稀土元素提高温抗氧性和腐蚀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1本发明实施例1的工艺流程图。
[0022]图中图标:
[0023]1-激光器、2-数控系统、3-熔覆层、4-数字摄像头、5-激光束、6-同轴自动送粉器、7-保护气体、8-熔覆厚度红外探测器、9-基体、10-熔池、11-操作台、12-同轴送粉工作头。
【具体实施方式】
[0024]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 下述实施例中使用的设备均可在市场上购买得到。本发明的改进点在于激光熔覆方式与镍基复合粉末的配合应用。其中镍基复合粉末为发明人本人经过多次实验，花费大量精力才确定的最终配方。镍基复合粉末的合金化是运用Mo、Cr、Fe元素进行奥氏体固溶强化；用Ti获得金属间化合物Y’相沉淀强化；添加B实现晶界强化；添加W可提高耐磨性；添加稀土元素提高温抗氧性和腐蚀性。
[0026]实施例1
[0027]一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法(参见图1所示)，包括:
[0028]步骤S1:对机封轴套的耐磨蚀部位进行表面处理；具体为对需要激光熔覆改性的工件单边切削加工成沟槽，沟槽深度为0.3-1.5mm ;使用丙酮清洗沟槽，去除表面的油污杂质。
[0029]步骤S2:设备2000W高功率半导体激光器。[0030]将经过步骤SI表面处理后的耐磨蚀部位利用镍基复合粉末通过激光器进行熔覆，熔覆采用2层单道激光熔覆层，熔覆过程中使用氦气对熔池进行保护；输出功率为1500W,焦距为160mm，波长为976nm，送粉量为5g/min，扫描速度为12mm/s，熔化温度为1080 0C ；
[0031]其中镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下(镍基复合粉末的颗粒度为:-150/+280):C:0.5%, Cr:19%, Si:5%, B:3%, Cu:2%, Mo:4%, Fe:9%, CeO:
0.5%, Ti:1%, W:3.5% 以及 N1:余量。
[0032]步骤S3:将经过步骤S2熔覆步骤后的机封轴套进行湿式磨加工。质量检测:对熔覆后的机封轴套进行质量检测，确认所熔覆部位质量达到使用要求。
[0033]实施例2
[0034]一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，包括:
[0035]步骤S1:对机封轴套的耐磨蚀部位进行表面处理；具体为对需要激光熔覆改性的工件单边切削加工成沟槽，沟槽深度为2-4mm ;使用丙酮清洗沟槽，去除表面的油污杂质。
[0036]步骤S2:设备2000W高功率半导体激光器。
[0037]将经过步骤SI表面处理后的耐磨蚀部位利用镍基复合粉末通过激光器进行熔覆，熔覆采用3层单道激光熔覆层，单层熔覆层的厚度为0.1-1mm(熔覆厚度根据扫描速度和送粉量控制)，熔覆过程中使用氦气对熔池进行保护；输出功率为1800W，焦距为260mm，波长为976nm，送粉量为20g/ min，熔化温度为1050°C ；
[0038]其中镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下(镍基复合粉末的颗粒度为:-150/+280):C:1%, Cr:14%, S1:3.5%, B:4.5%, Cu:4%, Mo:2%, Fe:8%, CeO:
0.3%, Ti:0.5%, W:2.5% 以及 N1:余量。
[0039]步骤S3:将经过步骤S2熔覆步骤后的机封轴套进行湿式磨加工。质量检测:对熔覆后的机封轴套进行质量检测，确认所熔覆部位质量达到使用要求。
[0040]实施例3
[0041]实施例3的过程与实施例1同，其区别如下:
[0042]熔覆过程中的工艺参数:输出功率为1600W，焦距为200mm，波长为976nm，送粉量为15g/min，扫描速度为5mm/s，熔化温度为1060°C。
[0043]镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下(镍基复合粉末的颗粒度为:-150/+280):C:0.8%, Cr:16%,Si:4%,B:4%,Cu:3%,Mo:4%,Fe:9%,Ce0:0.4%,Ti:0.8%、W:3% 以及 N1:余量；
[0044]步骤S3:将经过步骤S2熔覆步骤后的机封轴套进行湿式磨加工。质量检测:对熔覆后的机封轴套进行质量检测，确认所熔覆部位质量达到使用要求。
[0045]本发明中的泵用机封轴套通过激光熔覆改性后，硬度可达到HRC72-76，耐各种化工介质的酸碱性腐蚀。
[0046]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，包括: 对机封轴套的耐磨蚀部位进行表面处理； 将经过表面处理后的所述耐磨蚀部位利用镍基复合粉末通过激光器进行熔覆；其中输出功率为1500-1800W，焦距为160-260mm，送粉量为5_20g/min，熔化温度为1050-1080°C ；所述镍基复合粉末的化学组分及组分的质量百分比如下:C:0.5-1%, Cr:14-19%, Si:3.5-5%, B:3-4.5%, Cu:2_4%、Mo:2_4%、Fe:8_9%、CeO:0.3-0.5%, Ti:0.5-1%, W:2.5-3.5%以及N1:余量； 将经过熔覆步骤后的所述机封轴套进行湿式磨加工，检测处理后即可。
2.根据权利要求1所述的一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，其特征在于，所述激光器的波长为976nm。
3.根据权利要求1所述的一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，其特征在于，所述激光器的扫描速度为0-12mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，其特征在于，所述镍基复合粉末的颗粒度为:_150/+280。
5.根据权利要求1所述的一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆采用2-3层单道激光熔覆层。
6.根据权利要求1所述的一种泵用机封轴套耐磨蚀激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆过程中使用的保护气体为氦气。
【文档编号】C22C19/05GK103981518SQ201410209149
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】谢长国 申请人:杭州大冶激光科技有限公司