一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種帶鍵槽的圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，既能修復(fù)失效的軸類零件，又能有效的保護(hù)鍵槽。包括以下步驟：步驟一，對圓軸和鍵槽進(jìn)行預(yù)處理，所述鍵槽內(nèi)放置與所述鍵槽配套的鋁鍵，獲得表面輪廓一致的待熔覆表面；步驟二，采用半導(dǎo)體激光束，對所述待熔覆表面進(jìn)行激光熔覆，獲得過渡層；步驟三，去除所述過渡層表面氧化物，對所述過渡層進(jìn)行激光熔覆，獲得熔覆層；步驟四，從所述鍵槽中取出所述鋁鍵。
【專利說明】
一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鍵常用于軸與軸上傳動件之間的可拆卸聯(lián)結(jié)，用以傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動。當(dāng)配合件之間要求做軸向移動時，還可以起導(dǎo)向作用。軸的常用材質(zhì)為各種鋼材，隨著軸類零件在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣，使用越來越重要，由于軸類零件的失效造成的損失越來越大。在軸類零件的失效形式中，軸表面失效占據(jù)其中的大部分，尤其以帶鍵的軸類零件表面失效形式最為普遍。
[0003]鋼材具有良好的強(qiáng)度、剛度和耐疲勞性，性價比高，因此帶鍵槽的軸類零件多采用鋼材制造。但是由于軸類零件工作環(huán)境復(fù)雜多變，使得軸類零件報廢率增多，尤其是軸類的表面失效，大大影響了軸類零件的使用壽命，在軸類零件不能滿足使用要求時只能更換，或者采用電刷鍍進(jìn)行修復(fù)。但更換圓軸大大增加生產(chǎn)成本，而采用電刷鍍進(jìn)行修復(fù)又會產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度不高，導(dǎo)致鍍層脫落起皮的問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種石墨保護(hù)鍵槽，使用與鍵槽相匹配的石墨塞放入鍵槽中，用石墨保護(hù)鍵槽。采用金屬粉末噴焊后加工到圖紙尺寸，加工后將石墨挖出。但是石墨材質(zhì)較脆，經(jīng)過金屬粉末噴焊后容易斷裂、破碎。
[0005]因此，找到一種既能修復(fù)失效的軸類零件，又能有效的保護(hù)鍵槽的方法，是亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是要提供一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，既能修復(fù)失效的軸類零件，又能有效的保護(hù)鍵槽。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，包括:步驟一，對圓軸和鍵槽進(jìn)行預(yù)處理，所述鍵槽內(nèi)放置與所述鍵槽配套的鋁鍵，獲得表面輪廓一致的待熔覆表面;步驟二，采用半導(dǎo)體激光束，對所述待熔覆表面進(jìn)行激光熔覆，獲得過渡層;步驟三，去除所述過渡層表面氧化物，對所述過渡層進(jìn)行激光熔覆，獲得熔覆層;步驟四，從所述鍵槽中取出所述鋁鍵。
[0008]優(yōu)選的，所述預(yù)處理包括對所述圓軸和鍵槽的表面進(jìn)行除污和酒精清洗。
[0009]優(yōu)選的，所述過渡層厚度為0.3-1.5mm。
[0010]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體激光束采用激光波長為1.06μπι，功率為2000-3200W，焦距為150mm的激光頭，所述圓軸的軸心線的溫度小于等于80°C。
[0011 ]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體激光束的光斑為矩形光斑。
[0012]優(yōu)選的，所述矩形光斑尺寸為17 X 1.5mm。
[0013]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體光束的光斑的控制掃描速度為3-lOmm/s，掃描方式為搭接掃描，所述搭接掃描的搭接率為3 % -50 %。
[0014]優(yōu)選的，所述激光熔覆的送粉量為10-20g/min。
[0015]優(yōu)選的，組成所述過渡層的成分的重量百分比為:Cr為18-20份，Ni為10-13份，Mo為1-3份，其余為鐵。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例具有以下技術(shù)效果:
[0017]采用本發(fā)明的半導(dǎo)體激光熔覆方法，圓軸的表面形成相互融合的、組織致密的且和圓軸成分相近或完全不同的熔覆層，熔覆層與待熔覆表面為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，在原基材的90%以上，有良好的強(qiáng)度和較好的抗疲勞及斷裂性能；
[0018]熔覆過程中圓軸的軸心線溫度不超過80°C，鍵槽處無熱變形；
[0019]激光熔覆技術(shù)可控性好，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制；
[0020]由于鋁鍵與熔覆用粉末結(jié)合力較低，在加工完成后可以將鋁鍵較為輕易的取出；[0021 ]由于鋁鍵是金屬制造，避免了用石墨保護(hù)鍵槽由于石墨材料太脆而引起石墨保護(hù)鍵斷裂破碎的問題。
[0022]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0023]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，用以下實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法的流程圖。
[0027]如圖1所示，一種帶鍵槽的圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，包括:
[0028]步驟SlOl，對圓軸和鍵槽進(jìn)行預(yù)處理，所述鍵槽內(nèi)放置與所述鍵槽配套的鋁鍵，獲得表面輪廓一致的待熔覆表面；
[0029]步驟S102，采用半導(dǎo)體激光束，對所述待熔覆表面進(jìn)行激光熔覆，獲得過渡層；
[0030]步驟S103，去除所述過渡層表面氧化物，對所述過渡層進(jìn)行激光熔覆，獲得熔覆層；
[0031]步驟S104，從所述鍵槽中取出所述鋁鍵。
[0032]其中，所述帶鍵槽的圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，使熔覆層與圓軸的表面形成相互融合的、組織致密且和圓軸成分相近或完全不同的熔覆層，熔覆層與待熔覆表面為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，在原基材的90%以上，有良好的強(qiáng)度和較好的抗疲勞及斷裂性能;本發(fā)明的半導(dǎo)體激光熔覆方法選用鋁鍵，由于鋁鍵與熔覆用粉末結(jié)合力較低，在加工完成后可以將鋁鍵較為輕易的取出，并且不易斷裂、破碎;并且激光熔覆技術(shù)可控性好，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0033]在一些說明性實(shí)施例中，所述預(yù)處理包括對所述圓軸和鍵槽的表面進(jìn)行除污和酒精清洗。
[0034]在一些說明性實(shí)施例中，所述過渡層厚度為0.3-1.5_。
[0035]在一些說明性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體激光束采用激光波長為1.06μπι，功率為2000-3200W，焦距為150mm的激光頭，所述圓軸的軸心線的溫度小于等于80°C。
[0036]其中，配合本發(fā)明的特定的半導(dǎo)體激光束的激光波長、功率以及焦距，所述圓軸的軸心線的溫度不超過80°C，產(chǎn)生的應(yīng)力小，使鍵槽處無熱變形，且不產(chǎn)生裂紋，激光熔覆技術(shù)可控性好，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0037]在一些說明性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體激光束的光斑為矩形光斑。
[0038]其中，不同光斑會引起熔覆層表面能量分布變化，所獲得的熔覆層形貌和組織性能有較大差別，本發(fā)明帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法選用矩形光斑，熔覆層質(zhì)量好，適用于實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用。
[0039]在一些說明性實(shí)施例中，所述矩形光斑尺寸為17 * 1.5mm。
[0040]其中，所述矩形光斑的尺寸最優(yōu)，不產(chǎn)生裂紋，熔覆層質(zhì)量最佳。
[0041]在一些說明性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體光束的光斑的控制掃描速度為3-lOmm/s，掃描方式為搭接掃描，所述搭接掃描的搭接率為3%_50%。
[0042]在一些說明性實(shí)施例中，所述激光熔覆的送粉量為10_20g/min。
[0043]在一些說明性實(shí)施例中，組成所述過渡層的成分的重量百分比為:Cr為18-20份，Ni為10-13份，Mo為1-3份，其余為鐵。
[0044]其中，優(yōu)選值為:Crl9、Nil2、Mo2.5，余量Fe。
[0045]實(shí)施例1 Φ 100 X 500的帶鍵槽圓軸
[0046]所述帶鍵槽圓軸材質(zhì)為45#鋼，熔覆部位為含鍵槽的Φ100 *200處帶鍵槽圓軸表面。
[0047]經(jīng)機(jī)加工帶鍵槽圓軸表面光滑，酒精清理帶鍵槽圓軸表面及鍵槽后，用百分比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Cr 19、Nil2、Mo2.5、余量Fe的合金粉進(jìn)行激光熔覆修復(fù)，最終獲得過渡層。激光熔覆的工藝參數(shù)為:激光功率2300胃，光斑大小17111111\ 1.5mm矩形光斑，光斑移動速度為4.5mm/
S。熔覆完成經(jīng)機(jī)加表面和取出鋁鍵，驗(yàn)收合格。
[0048]經(jīng)過表面著色探傷發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鋁鍵保護(hù)后熔覆的圓軸鍵槽邊緣無裂紋，且硬度指標(biāo)與新品硬度相當(dāng)，其熔覆層與帶鍵槽圓軸基材為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度在原基材的90%以上符合使用要求。
[0049]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶鍵槽圓軸的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，包括: 步驟一，對圓軸和鍵槽進(jìn)行預(yù)處理，所述鍵槽內(nèi)放置與所述鍵槽配套的鋁鍵，獲得表面輪廓一致的待恪覆表面； 步驟二，采用半導(dǎo)體激光束，對所述待熔覆表面進(jìn)行激光熔覆，獲得過渡層； 步驟三，去除所述過渡層表面氧化物，對所述過渡層進(jìn)行激光熔覆，獲得熔覆層； 步驟四，從所述鍵槽中取出所述鋁鍵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括對所述圓軸和鍵槽的表面進(jìn)行除污和酒精清洗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述過渡層厚度為0.3-1.5mm ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光束采用激光波長為1.06μπι，功率為2000-3200W，焦距為150mm的激光頭，所述圓軸的軸心線的溫度小于等于80°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光束的光斑為矩形光斑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述矩形光斑尺寸為17X1.5mm ο7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體光束的光斑的控制掃描速度為3-lOmm/s，掃描方式為搭接掃描，所述搭接掃描的搭接率為3%-50%。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，所述激光熔覆的送粉量為10_20g/mino9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光熔覆方法，其特征在于，組成所述過渡層的成分的重量百分比為:Cr為18-20份，Ni為10-13份，Mo為1-3份，其余為鐵。
【文檔編號】C23C24/10GK106011848SQ201610589430
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月26日
【發(fā)明人】段虎明, 趙慧峰, 王文濤, 趙兵兵
【申請人】山西玉華再制造科技有限公司