專利名稱：薄壁套的激光熔覆修復(fù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光熔覆方法，尤其是一種薄壁套的激光熔覆修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
在石油化工行業(yè)中直徑1500mm,厚度小于IOmm的薄壁套應(yīng)用廣泛。目前，國產(chǎn)薄壁套的質(zhì)量和精度都達(dá)不到要求，所以主要以進(jìn)口產(chǎn)品為主，導(dǎo)致新品價(jià)格昂貴，維修費(fèi)用提高。這種薄壁套在使用過程中由于化學(xué)氣體的作用和使用環(huán)境的影響，產(chǎn)品局部會有磨損或汽化吹蝕，需要用堆焊來進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)有的電弧堆焊稀釋率高，熱影響區(qū)大對這種壁薄且配合精度要求高的薄壁套來說修復(fù)精度很難達(dá)到要求。激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng) 激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)。如何將激光熔覆技術(shù)有效的應(yīng)用于薄壁套的修復(fù)，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種對薄壁套表面進(jìn)行激光熔覆，使其尺寸恢復(fù)到使用要求，并且修復(fù)后產(chǎn)品的變形量極小，硬度和耐腐蝕性超過原有性能的薄壁套的激光熔覆修復(fù)工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種薄壁套的激光修復(fù)工藝，包括以下步驟
A.對薄壁套表面進(jìn)行處理，對薄壁套進(jìn)行失效分析；
B.使用工裝對薄壁套的內(nèi)孔進(jìn)行固定，通過工裝調(diào)整薄壁套的圓周度，使其保持受力均勻；
C.根據(jù)薄壁套的失效分析結(jié)果，優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行激光熔覆，激光熔覆時(shí)，對待修復(fù)部位以外的其他部位進(jìn)行冷卻；
所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡0. 03%, Cr 18%至22%，Si :0. 5%至
I.2%, Ni 10% 至 15%, Mo :2. 0% 至 3. 0%, Mn :1. 0% 至 2. 0%, W :1. 0% 至 2. 0%，其余為 Fe ；
D.進(jìn)行檢測；
E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設(shè)備上，裝配的同時(shí)拆除工裝。為了保證熔覆層的性能，更好的消除堆焊應(yīng)力，使得薄壁套變形量更小，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是上述步驟C中采用預(yù)置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對薄壁套進(jìn)行連續(xù)螺旋進(jìn)給搭接掃描；激光功率為1500W至1900W，標(biāo)高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為110mm/min至130mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為12g/min至18g/min。該薄壁套的激光修復(fù)工藝采用寬帶激光束，效率更高；采用預(yù)置送粉的方式，嚴(yán)格控制送粉量，并對激光功率、掃描速度、搭接量等進(jìn)行了優(yōu)化，使得熔覆層的組織均勻性好、厚度和硬度均勻。該工藝使得熔覆層與薄壁套失效部位的基體的熔合率高、結(jié)合緊密，薄壁套表面沒有裂紋和氣孔，且薄壁套變形量小。為了使得待修復(fù)的薄壁套在激光熔覆的過程中修復(fù)成功，并且獲得更好的修復(fù)效果，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是上述步驟A是將薄壁套上的灰塵、油污、銹蝕清除；檢測薄壁套各部位的尺寸，確定失效部位及其磨損量，確定薄壁套變形量；去除薄壁套失效部位的疲勞層0. 2mm至2mm,并進(jìn)行清洗。為了保證修復(fù)后的薄壁套的質(zhì)量，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是上述步驟D是檢測薄壁套變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行探傷、校驗(yàn)。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明的薄壁套的激光修復(fù)工藝在激光熔覆、機(jī)械加工、運(yùn)輸放置、裝配過程中一直使用可進(jìn)行調(diào)整的工裝對薄壁套的內(nèi)孔進(jìn)行固定，保持薄壁套的圓周受力均勻，直到薄 壁套裝配到設(shè)備上時(shí)，才一邊裝配一邊移出工裝，裝配和拆工裝同時(shí)進(jìn)行，可以將薄壁套的變形量有效地控制在0. 3mm，符合使用要求。采用其他方法進(jìn)行薄壁套修復(fù)，變形量預(yù)計(jì)在20mm以上，會直接導(dǎo)致其報(bào)廢。(2)本發(fā)明的薄壁套的激光修復(fù)工藝在激光熔覆時(shí)，不停地對待修復(fù)部位以外的其他部位進(jìn)行冷卻，阻止堆焊熱量的擴(kuò)散，有利于減少堆焊應(yīng)力，減輕薄壁套的變形。(3)本發(fā)明的薄壁套的激光修復(fù)工藝中采用自制的合金粉末，合金粉末的成分中通過嚴(yán)格控制C的含量，使其不大于0. 03%，使得粉末具有良好的潤濕性，以防止在熔覆過程中產(chǎn)生裂紋；通過添加適量的Si使合金在凝固后形成奧氏體，以滿足其硬度要求，并且使得合金粉末具有良好的自熔性；利用適量的Cr、Ni、Mo、Mn、W元素在保證不影響合金粉末焊接性和潤濕性的前提下，有效地對鐵基合金進(jìn)行了元素強(qiáng)化，使得薄壁套表面的硬度增加且更加耐腐蝕，同時(shí)使得熔覆層的延展性能良好。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例的薄壁套的激光修復(fù)工藝的具體步驟如下
A.對待修復(fù)的薄壁套表面進(jìn)行處理,對薄壁套進(jìn)行失效分析。將薄壁套上的灰塵、油污、銹蝕等清除；檢測薄壁套各部位的尺寸，確定失效部位及其磨損量，檢驗(yàn)薄壁套是否有變形現(xiàn)象；通過打磨去除薄壁套失效部位的疲勞層0. 5mm,并進(jìn)行清洗。B.使用工裝對薄壁套的內(nèi)孔進(jìn)行固定，通過工裝調(diào)整薄壁套的圓周度，使其保持圓周受力均勻。C.根據(jù)薄壁套的失效分析結(jié)果，優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行激光熔覆。激光熔覆時(shí)，對待修復(fù)部位以外的其他部位用水進(jìn)行冷卻。采用預(yù)置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對薄壁套的待修復(fù)部位進(jìn)行連續(xù)螺旋進(jìn)給搭接掃描。激光功率為1700W，標(biāo)高(即激光器離作用物之間的距離，標(biāo)高=焦距+離焦量)為270mm,光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為120 mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為15g/min。所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C :0. 03%, Cr 20%, Si :0. 8%, Ni :12%，Mo :2. 5%, Mn :1. 5%, W :1. 5%，其余為 Fe。
D.修復(fù)結(jié)束后，進(jìn)行檢測。檢測變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行探傷，檢測是否有氣孔、夾渣、裂痕等影響薄壁套機(jī)械性能的缺陷；進(jìn)行校驗(yàn)，檢驗(yàn)質(zhì)量是否合格。E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設(shè)備上，一邊裝配一邊拆除工裝。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種薄壁套的激光修復(fù)工藝，其特征在于，包括以下步驟 A.對薄壁套表面進(jìn)行處理，對薄壁套進(jìn)行失效分析； B.使用工裝對薄壁套的內(nèi)孔進(jìn)行固定，通過工裝調(diào)整薄壁套的圓周度，使其保持受力均勻； C.根據(jù)薄壁套的失效分析結(jié)果，優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行激光熔覆，激光熔覆時(shí)，對待修復(fù)部位以外的其他部位進(jìn)行冷卻； 所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡O. 03%, Cr 18%至22%，Si :0. 5%至I.2%, Ni 10% 至 15%, Mo 2. 0% 至 3. 0%, Mn 1. 0% 至 2. 0%, W 1. 0% 至 2. 0%，其余為 Fe ； D.進(jìn)行檢測； E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設(shè)備上，裝配的同時(shí)拆除工裝。
2.按照權(quán)利要求I所述的薄壁套的激光修復(fù)工藝，其特征在于所述步驟C中采用預(yù)置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對薄壁套進(jìn)行連續(xù)螺旋進(jìn)給搭接掃描；激光功率為1500W至1900W，標(biāo)高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為110mm/miη 至 130mm/min,搭接量為 6. 5mm,送粉量為 12g/min 至 18g/min。
3.按照權(quán)利要求2所述的薄壁套的激光修復(fù)工藝，其特征在于所述步驟A是將薄壁套上的灰塵、油污、銹蝕清除；檢測薄壁套各部位的尺寸,確定失效部位及其磨損量,確定薄壁套變形量；去除薄壁套失效部位的疲勞層O. 2mm至2mm,并進(jìn)行清洗。
4.按照權(quán)利要求2所述的薄壁套的激光修復(fù)工藝，其特征在于所述步驟D是檢測薄壁套變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行探傷、校驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄壁套的激光修復(fù)工藝，包括以下步驟A.對薄壁套表面進(jìn)行處理，進(jìn)行失效分析；B.使用工裝對薄壁套的內(nèi)孔進(jìn)行固定；C.進(jìn)行激光熔覆，激光熔覆時(shí)，對待修復(fù)部位以外的其他部位進(jìn)行冷卻；所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.03%，Cr18%至22%，Si0.5%至1.2%，Ni10%至15%，Mo2.0%至3.0%，Mn1.0%至2.0%，W1.0%至2.0%，其余為Fe；D.進(jìn)行檢測；E.裝配的同時(shí)拆除工裝。該薄壁套的激光修復(fù)工藝對薄壁套表面進(jìn)行激光熔覆，使其尺寸恢復(fù)到使用要求，并且修復(fù)后產(chǎn)品的變形量極小，修復(fù)后薄壁套的硬度和耐腐蝕性超過原有性能。
文檔編號C22C38/44GK102828180SQ20121035127
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者鄧琦林, 何建方, 劉少彬, 劉漢杰, 馬萬花 申請人:丹陽宏圖激光科技有限公司