一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]立磨是一種理想的大型粉磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)。立磨輥套是立磨的核心部件和易磨損件，高鉻鑄鐵目前廣泛采用的一類材質(zhì)，提高其耐磨損性能是用戶的迫切需求。為了解決磨損問題，常采用堆焊方式進(jìn)行表面修復(fù)，但一般的堆焊要對(duì)整個(gè)工件棍面進(jìn)行退火后再車削、堆焊，存在較大熱應(yīng)力，同時(shí)會(huì)存在輥面剝落現(xiàn)象。
[0003]經(jīng)過檢索，發(fā)現(xiàn)有采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行表面修復(fù)處理的，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201310499620.X，申請(qǐng)日:2013年10月23日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:低鎳鉻無(wú)限冷硬鑄鐵乳輥激光表面合金化的合金粉末及合金化處理工藝，該申請(qǐng)案公開了一種低鎳鉻無(wú)限冷硬鑄鐵乳輥激光表面合金化的合金粉末及合金化處理工藝，其中合金粉末包括:1(:、1^、附、(>、(:0、S1、Mo、Y203粉末組成。本發(fā)明還提供了一種合金粉末化處理工藝，該工藝包括將待處理乳輥表面打磨除銹、用有機(jī)溶劑去除表面油污，將前述合金粉末與清漆乙醇溶液混合，將所得的混合液均勻噴涂在乳輥待處理工作面，風(fēng)干后采用激光對(duì)乳輥表面進(jìn)行掃描，使合金粉末和乳輥表層熔化混合，形成激光合金化層等步驟。
[0004]又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201510601351.2，申請(qǐng)日:2015年9月14日，該申請(qǐng)案公開了一種激光熔覆碳化鎢陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基涂層，其包括合金粉末，合金粉末包括摩爾之比為2:1的鎢粉、石墨，合金粉末還包括還原鐵粉、鉻粉、鎳粉、硼粉、硅粉和銅粉;進(jìn)一步的優(yōu)選合金粉末的成分及百分質(zhì)量比分別為:鎢粉55?60%、石墨7?9%、還原鐵粉23?30%、鉻粉0?3 %、鎳粉2?6 %、硼粉0.3?1 %、硅粉0.4?1 % ;該申請(qǐng)案還公開了激光熔覆碳化鎢陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基涂層的加工方法，通過激光熔覆原位合成技術(shù)成功制備了碳化鎢顆粒增強(qiáng)相來(lái)增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料，涂層與基體之間有一過渡層。
[0005]對(duì)于高鉻鑄鐵，自身硬度高，其表面進(jìn)行激光熔覆的工藝難度極大，只有過渡區(qū)的強(qiáng)度足夠大，才能保證輥套在使用過程中熔覆層不會(huì)脫落，上述專利方案均是采用碳化鎢合金粉末進(jìn)行激光熔覆，雖然也能在立磨輥套上進(jìn)行熔覆使用，但是結(jié)合強(qiáng)度不高，難以形成強(qiáng)度較高的結(jié)合層，使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中高鉻鑄鐵激光熔覆時(shí)結(jié)合強(qiáng)度不高的不足，提供了一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法，本發(fā)明的技術(shù)方案，采用同步激光熔覆方法，把鎳基合金粉末與碳化鎢結(jié)合后對(duì)高鉻鑄鐵熔覆，熔覆層硬度高，耐磨性好;而且過渡區(qū)基體與熔覆材料相互熔合，結(jié)合強(qiáng)度高，不易剝落，延長(zhǎng)了使用壽命。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、對(duì)待修復(fù)的輥套用手工打磨或機(jī)加工方式去除裂紋和疲勞層，然后進(jìn)行超聲波和著色探傷；
[0012]步驟2、輥套熔覆前整體預(yù)熱至200?300°C;
[0013]步驟3、選擇所要使用的球形碳化媽復(fù)合鎳基粉末，鎳基粉末與球形WC粉末按重量百分比為2?2.2:2.8?3.3的比例攪拌混合，且兩種粉末均采用氬氣保護(hù)氣霧化制造工藝加工；
[0014]步驟4、采用二氧化碳橫激光束進(jìn)行熔覆，對(duì)熔池進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，采用球形碳化鎢復(fù)合鎳基粉末熔覆送粉，激光功率選擇3.5?4.2kW，掃描速度500?700mm/min，光斑直徑為3?5mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為30?50%，采用螺旋差補(bǔ)法進(jìn)行熔覆，熔覆層厚度為0.6?0.8mm;經(jīng)多次熔覆，使熔覆層總厚度為3?5mm;
[0015]步驟5、熔覆完畢后充分保溫10?15小時(shí)，降溫后磨削修磨。
[0016]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟2中所述預(yù)熱是采用兩組10kW履帶加熱器均勻加熱，周圍用20?40_厚的保溫棉覆蓋以減少散熱。
[0017]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3所述的鎳基粉末中各成分及重量百分比為:C0.6?1.0%，Cr 13?16%，Si 3.0?4.5%，W 2.8?3.2%，F(xiàn)e 13?16%，B 3.0?4.0%，
Ni余量。
[0018]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述鎳基合金粉末的粒度為100?325目。
[0019]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟4所述惰性氣體為氬氣，所述熔覆送粉是采用氬氣保護(hù)氣載專用送粉器送置粉末到激光熔池中。
[0020]本發(fā)明的鎳基合金粉末中，B可以細(xì)化組織，不僅能提升強(qiáng)度，還可以增加強(qiáng)度和韌性;適量的Si可以提高熔覆金屬的流動(dòng)性，由于激光熔覆快速熔化、快速凝固的特點(diǎn)，熔覆金屬來(lái)不及分散便開始凝固，增加一定量的Si可改善恪覆金屬的分布;B和Si可以作為恪池脫氧劑，除去熔池中氧元素，提高金屬流動(dòng)性增加潤(rùn)濕性，能夠起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，增加自熔成渣性，提高熔敷層的硬度和耐磨性;Ni元素在合金中熔點(diǎn)較低，能夠很好的改善基體和熔敷層之間的潤(rùn)濕性，并且能降低合金的熱膨脹系數(shù)，減少?gòu)?fù)合材料中裂紋出現(xiàn)，提高熔敷層的韌性;Gr具有固溶強(qiáng)化作用，容易與C、B形成GrC、GrB硬質(zhì)相從而提高合金硬度和耐磨性。碳化鎢具有高硬度和高耐磨性，鎳基合金和碳化鎢混合是可改善粉末的可熔覆性，使碳化鎢分布均勻，提高熔覆層的塑韌性。
[0021 ]由于高鉻鑄鐵硬度大，難以熔覆，一方面采用較大的激光功率，因?yàn)榧す夤β瘦^大時(shí)，基體的稀釋率較大，合金熔體的流動(dòng)性好，熔覆層表面平整、成形較好；另一方面，將球形碳化鎢粉末與鎳基合金粉末按照2:3的比例混合，在激光熔覆時(shí)，鎳基合金可增加碳化鎢的流動(dòng)性，使其彌散分布在熔覆池中，能夠與基材很好的結(jié)合，在增加耐磨性的同時(shí)增加了結(jié)合強(qiáng)度。此外，還需要配合適宜的激光熔覆工藝參數(shù)，激光功率選擇3.8kW，掃描速度600mm/min，光斑3.5mm，搭接率45%，該參數(shù)與上述的2:3比例混合的球形碳化媽復(fù)合鎳基粉末配合進(jìn)行激光熔覆時(shí)，可達(dá)到較為理想的熔覆效果。
[0022]此外，掃描速度過小時(shí)，液態(tài)熔池停留時(shí)間較長(zhǎng)，某些元素高溫下發(fā)生氧化而產(chǎn)生的氣體能夠充分浮出熔池，因而氣孔非常少;掃描速度過大時(shí)，液態(tài)熔池停留時(shí)間較短，氣體在熔融狀態(tài)時(shí)來(lái)不及逸出，留在熔覆層中便成為氣孔;在3.5?4.2kW的高激光功率下，采用500?700mm/min的掃描速度較為適宜，能夠使熔覆層與基體較好的結(jié)合。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0025](1)本發(fā)明的一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法，采用氬氣保護(hù)氣載專用送粉器送置粉末到激光熔池中，送粉均勻性好，且利用鎳基合金中B和Si提高金屬流動(dòng)性，增加潤(rùn)濕性，使各材料在熔池中分布均勻，細(xì)化晶粒；
[0026](2)本發(fā)明的一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法，把鎳基合金粉末與碳化鎢按照一定比例混合，提高了碳化鎢的流動(dòng)性，使其在熔覆層均勻分布;采用同步激光熔覆方法，一方面提高了熔覆層與高鉻鑄鐵材料的結(jié)合強(qiáng)度，不易剝落;另一方面增強(qiáng)了輥套的表面硬度，提高了耐磨性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明中激光熔覆區(qū)的金相圖；
[0028]圖2為本發(fā)明中激光熔覆區(qū)和基材交界處的金相圖；
[0029]圖3為本發(fā)明中基材的金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例的一種高鉻鑄鐵輥套復(fù)合碳化鎢的熔覆方法，包括以下步驟:
[0033]步驟1、對(duì)待修復(fù)的輥套用手工打磨或機(jī)加工方式去除裂紋和疲勞層，然后進(jìn)行超聲波和著色探傷，確保無(wú)裂紋和疲勞層。
[0034]步驟2、輥套熔覆前采用兩組10kW履帶加熱器均勻加熱，周圍用40mm厚的保溫棉覆蓋以減少散熱，整體預(yù)熱至200°C。
[0035]步驟3