一种基于LENS工艺的水泵叶轮表面处理方法与流程

本发明涉及高压水泵
技术领域：
，进一步涉及水泵叶轮的表面处理技术，具体涉及一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法。
背景技术：
：在高压水泵中，叶轮处于高速旋转状态，旋转的叶轮会同流体及其中夹杂的固形物持续摩擦，因此叶轮表面、尤其是其滑动部位的耐磨性能至关重要。目前水泵叶轮的滑动部位表面采用单层或双层镀铬工艺来提高耐磨性能。但是镀铬工艺存在诸多缺点：1、单层镀铬铬层容易脱落，镀层(涂层)脱落后，密封部位间隙增大，会导致机组效率下降；而且镀层(涂层)脱落后，转子的平衡状态遭到破坏，最终导致振动超差甚至是报警跳机。2、要想电镀铬达到厚度均匀的铬层，必须严格控制温度和电流密度，而电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系，工艺操作要求高，技术不成熟，以致双层镀铬不合格率高。3、电镀铬过程使用的材料以及工费比较贵，成本高。4、双层镀铬工艺复杂、加工难度大。5、镀铬工艺后的粗糙度与镀前叶轮表面的粗糙度、镀液温度、镀液浓度等影响，影响因素较多。6、工业废气是产生雾霾、污染空气、破坏大气层的主要原因，镀铬过程中，由于使用不溶性阳极，阴极电流效率又很低，致使大量氢气和氧气析出，当气体逸出液面时，带有大量的铬酸，形成铬雾造成严重的环境污染。因此，开发一种更优的表面处理方法，以提升叶轮滑动部位的耐磨性，成为了本领域中亟待解决的技术问题之一。技术实现要素：本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法，以解决常规镀铬工艺所形成的镀层或涂层容易脱落的技术问题。本发明要解决的另一技术问题是如何进一步提升叶轮表面滑动部位的耐磨性能。本发明要解决的再一技术问题是如何提高叶轮表面处理方法的良品率。本发明要解决的又一技术问题是如何降低叶轮表面处理方法的材料成本并简化工艺过程。本发明要解决的又一技术问题是如何改善叶轮表面处理方法的环保性。为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法，包括以下步骤：将粉末状的熔覆材料以40～60g/min的送粉速率施加至熔覆部位，以5000～6000w的激光功率、700～1200mm/min的扫描速率将所述熔覆材料熔覆至所述熔覆部位上，形成熔覆层；所述熔覆材料包括以下重量百分比的合金元素：si0.5％～1.0％，b1.0％～2.0％，cr10％～30％，ni2.0％～6.0％，fe余量。作为优选，所述熔附部位为水泵叶轮的滑动部位。作为优选，所述熔覆部位的材质为马氏体不锈钢。作为优选，所述激光的波长为1000nm。作为优选，所述激光的光斑为2mm×2mm的矩形。作为优选，该方法是在6kw光纤激光熔覆平台上实施的。作为优选，在熔覆过程中，搭接率为20％～40％，熔覆层数为1层，熔覆道数为1道。作为优选，激光熔覆前对熔覆部位表面用砂轮进行打磨除锈。作为优选，所述熔覆层的硬度高于hrc50。作为优选，所述熔覆层的厚度为0.2～1mm。本发明提供了一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法，该技术方案采用lens工艺代替镀铬工艺，并对熔覆材料及工艺条件进行了创新性设计。具体来看，本发明将特定成分的粉末状熔覆材料施加到叶轮滑动部位，而后以激光实现热熔作用，合金粉末经激光辐照和叶轮表面一薄层进行同时熔化，再快速凝固，使叶轮表面的涂层与基体更好的结合，不易脱落；同时，本发明以合金粉末作为熔覆材料，所形成的熔覆层结构更加致密，因而具有更好的耐磨性能；而且，本发明较常规镀铬工艺在良品率、加工成本以及环保性等方面具有全面的优势，因而具有良好的应用前景。本发明的技术效果集中体现在以下方面：1、涂层与基体的结合性好：电镀工艺由于镀铬电解液的分散能力和深度能力较差，会对叶轮表面出现漏镀现象，造成结合性较差，但激光熔覆工艺是将合金粉末经激光辐照和叶轮表面一薄层进行同时熔化，再快速凝固，使叶轮表面的涂层与基体更好的结合，不易脱落。2、熔覆材料使用的是合金粉末形式，这样稀释度小，组织致密，大大的提高叶轮的耐磨性，增长叶轮的使用寿命。3、激光熔覆设备组成包括激光器、冷却机组、送粉机构，激光器中广泛应用的co2激光器具有功率高、效率高、光速质量高以及工作稳定的特性，这样提高了熔覆的成功率。4、激光熔覆的工艺过程速度较快，与叶轮基体表面薄层融合，熔覆层无夹渣，热影响区小，在熔覆工程中叶轮整体温度不超过120°，使叶轮熔覆表面不易变形。5、激光熔覆工艺采用与叶轮本体材料共同融合，不受熔覆前叶轮表面的粗糙度影响，熔覆后表面光滑平整，影响因素较少，熔覆层比较稳定，成功率高。6、激光熔覆的主要工艺流程为：叶轮熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理，熔覆一次完成，工序操作简单，有效地缩短了制作周期，后期维修简单。7、与电镀工艺相比，熔覆材料采用13％cr钢系的合金粉末，适合熔覆材料多、粒度及含量变化大，成本低。8、激光熔覆工艺熔覆后快速冷却中途不会产生废气、废水及烟尘，属绿色环保型处理工艺。9、激光熔覆工艺可依据需求，调制各种不同用途的粉末，具有耐磨性、耐蚀性和抗疲劳等性能，提高材料的使用寿命，广泛应用水利、矿山机械、石油化工、电力、铁路、汽车、航空、冶金、船舶、医疗机械与模具等行业。附图说明图1是本发明熔覆过程的模式示意图；图中：1、叶轮2、滑动部位3、送粉装置4、熔覆材料5、激光束。具体实施方式以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。实施例1在叶轮的滑动部位采用lens工艺(激光熔覆焊接表面处理工艺)，代替镀铬工艺。激光熔覆焊接表面处理工艺是指将13％cr钢系的合金粉末经激光辐照使之和叶轮表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成表面涂层。具体叶轮滑动部位激光熔覆工艺过程如下：1、叶轮激光熔覆订购要求：订购说明书：《jsph-180001rev.0》订购要求：1)、熔覆层硬度要求：hrc50以上2)、熔覆完成后，熔覆层与基体结合良好，无裂纹等缺陷3)、单侧熔覆层厚度1mm，最终加工完成后，熔覆层厚度0.2～1.5mm2、叶轮母材为马氏体不锈钢，激光熔覆材料见下表：合金元素(wt.％)sibcrfeni熔覆材料0.5～1.01.0～2.010～30bal.2.0～8.03、激光熔覆工艺采用6kw光纤激光熔覆平台实施，激光波长为1000nm，激光光斑为2mmx2mm矩形，其能量分布均匀，激光熔覆前对熔覆部位表面用砂轮进行打磨除锈，然后采用同步送粉激光熔覆制备熔覆层，工艺参数见下表：工艺参数激光功率扫描速率送粉量搭接率熔覆层数熔覆道数叶轮试样5000～6000w700～1200mm/min40～60g/min20～40％11该熔覆过程的模式如图1所示，送粉装置3将熔覆材料4施加到叶轮1的滑动部位2上，而后通过激光束5加以辐照，使熔覆材料4与滑动部位2表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成表面涂层(即熔覆层)。实施例2一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法，包括以下步骤：将粉末状的熔覆材料以40～60g/min的送粉速率施加至熔覆部位，以5000～6000w的激光功率、700～1200mm/min的扫描速率将所述熔覆材料熔覆至所述熔覆部位上，形成熔覆层；所述熔覆材料包括以下重量百分比的合金元素：si0.5％～1.0％，b1.0％～2.0％，cr10％～30％，ni2.0％～6.0％，fe余量。其中，所述熔附部位为水泵叶轮的滑动部位。所述熔覆部位的材质为马氏体不锈钢。所述激光的波长为1000nm。所述激光的光斑为2mm×2mm的矩形。该方法是在6kw光纤激光熔覆平台上实施的。在熔覆过程中，搭接率为30％，熔覆层数为1层，熔覆道数为1道。激光熔覆前对熔覆部位表面用砂轮进行打磨除锈。所述熔覆层的硬度高于hrc50。所述熔覆层的厚度为0.2～1mm。实施例3一种基于lens工艺的水泵叶轮表面处理方法，包括以下步骤：将粉末状的熔覆材料以40～60g/min的送粉速率施加至熔覆部位，以5000～6000w的激光功率、700～1200mm/min的扫描速率将所述熔覆材料熔覆至所述熔覆部位上，形成熔覆层；所述熔覆材料包括以下重量百分比的合金元素：si0.5％～1.0％，b1.0％～2.0％，cr10％～30％，ni2.0％～6.0％，fe余量。以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12