激光熔覆工艺技术规范 征求意见稿

1T/XXXXXXX—XXXX激光熔覆工艺技术规范本文件规定了激光熔覆工艺技术规范的术语和定义、一般要求、激光熔覆工艺、激光熔覆层性能测定、检验要求、安全防护。本文件适用于立柱千斤激光熔覆工艺。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验GB/T18490.1机械安全激光加工机第1部分：通用安全要求GB/T18851.1无损检测渗透检测第1部分：总则GB/T19867.4激光焊接工艺规程GB/T25974.2煤矿用液压支架第2部分：立柱和千斤顶技术条件GB/T43853激光修复层高温摩擦磨损性能试验球-盘法JB/T9218无损检测渗透检测方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1激光熔覆lasercladding通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝，从而在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。3.2激光熔覆材料lasercladdingmaterials激光熔覆过程中所添加的材料，可选用粉末、丝、带或箔等材料。3.3激光熔覆层lasercladdinglayer激光熔覆熔池凝固后，与基材形成冶金结合的表面覆层。3.4搭接率overlappingratio多道熔覆时熔覆道重叠的宽度与单个熔覆道宽度的比率。3.5熔覆层厚度cladthickness熔覆层堆高与重熔深度之和。3.6送粉速率powderfeedingrate送粉法激光熔覆过程中，单位时间内送粉系统输送的粉末材料总质量。4一般要求4.1人员要求2T/XXXXXXX—XXXX激光熔覆操作人员应接受必要的培训，具备激光熔覆相应的知识、能力和资质。4.2设备和工装4.2.1激光熔覆设备及附件应符合GB/T19867.4中的相关规定。4.2.2激光熔覆设备的激光器功率、聚焦光斑直径、光束模式等应满足待熔覆部位的工艺要求。4.2.3熔覆工装在熔覆过程中应不与激光头、激光束、送粉嘴等运动部件干涉。4.3环境要求4.3.1激光熔覆过程需要在相对清洁的环境中进行，以避免灰尘、油脂或其他杂志污染熔覆区域。4.3.2环境温度应适宜，一般在15℃~30℃之间，以确保设备的正常运行和熔覆材料的良好流动性。5激光熔覆工艺5.1激光熔覆工序5.1.1基材要求基材应满足以下要求：a)长径比超过1/5的轴类零件熔覆前需增加人工时效工序减小热变形；b)轴类零件熔覆前外圆尺寸加工至小于基本尺寸单边0.8mm～1.0mm；c)熔覆表面粗糙度小于1.6μm，表面不能有油污，吊装过程沾染油污需用酒精清洗后，方可熔覆。5.1.2主要参数主要参数应符合下列要求：a)激光功率：P＝9000W～9600W；b)扫描速度：V＝8.3mm/s～10mm/s；c)光斑面积：S＝26×2；d)送粉速率：2.16g/s～2.7g/s；e)搭接率：30%～40%。5.1.3激光熔覆材料选择及熔覆层要求激光熔覆材料采用铁基合金粉末。熔覆层厚度≥2.5mm～3mm（测量熔覆前后直径差检测硬度应不低于50HRC（洛氏硬度计检测），激光熔覆层外观质量应按GB/T25974.2中附录A的规定执行，其中孔隙率＜5点/dm2，气孔直径不超过0.2mm。5.2车削工序5.2.1刀具选择可选择下列材质刀具：a)硬质合金，应优先选用YG813；b)陶瓷；c)立方氮化硼复合片（PCBN）。5.2.2刀具几何参数一般前角r0为－10°~0°。断续切削时，应选较大的负值；后角a0应比一般的刀具大一些，a0为8°~10°为好；主偏角Kr和副偏角Kr'的大小，应尽量小一些，Kr为45°~75°,Kr'为8°~10°;刃倾角在一般的情况下，λs为－15°~-10°;刀尖圆弧半径rε一般为0.8～1.6mm。5.2.3切削参数a)切削速度：硬质合金刀具，vc为30m/min～75m/min；陶瓷刀具，vc为60m/min～120m/min；PCBN刀具，vc为100m/min～200m/min。断续切削时，vc为上述的1/2左右；3T/XXXXXXX—XXXXb)切削深度：一般情况下，ap为0.2mm～3mm；c)进给量：一般fz为0.1mm/r～0.3mm/r。在工件材料硬度很高或断续切削时，应减小进给量，以防刀具崩刃。5.2.4工件切削要求a)切削加工要在激光熔覆工件充分冷却后进行，加工过程中应使乳化液喷嘴对准切削区充分冷却，避免热变形；b)装夹激光熔覆工件按熔覆、磨削基准找正装夹加工。找正精度达到0.03mm以内；c)注意进给量fz不得小于0.1mm/r，避免微量进给在加工硬化区进行切削，并注意切削刃不要在切削表面停留；d)加工完成后应保留磨削余量0.2mm～0.4mm；e)采用PCBN刀具切削淬火钢，可以实现以车代磨，提高加工效率。5.3磨削工序5.3.1砂轮的选择a)磨料：白刚玉、单晶刚玉或微晶刚玉；b)粒度：为同时适用于粗磨和精磨，选用46号或60号粒度；c)硬度：选用硬度较低的砂轮以提高自锐性，一般选用K～L硬度的砂轮；d)组织：为避免磨削过程中的砂轮堵塞，一般选用5号～8号。5.3.2磨削用量的选择a)砂轮速度：选取30m/s～35m/s，当发现表面烧伤时应将砂轮速度降至16m/s～20m/s；b)工件速度：当工件直径小于50mm时，n＝120r/min～150r/min；当工件直径大于50mm时，n=40r/min～80r/min。粗磨深度为0.04mm～0.08mm，精磨深度为0.01mm。5.3.3注意事项a)磨削过程中应及时修整砂轮，粗磨时砂轮要修整粗一些，精磨时砂轮要始终保持锋利，以免过热烧伤；b)低表面粗糙度磨削时，粗精磨应分别进行，粗磨余量为0.15mm～0.35mm，精磨余量留0.05mm，工件装夹误差大时可留0.1mm；c)磨削过程必须充分冷却，冷却液必须清洁。6激光熔覆层性能测定6.1熔覆层硬度测定熔覆层表面在进行抛光处理后，表面硬度测定应按GB/T230.1的规定执行。6.2无损检测试验6.2.1试样以完整工件为试验对象或取自激光熔覆工件的熔覆层正面；当试样修复为局部激光熔覆时，取样或检测应涵盖熔覆层与基体的交界处，如图1所示。图1局部修复试样取样、检测位置示意图4T/XXXXXXX—XXXX6.2.2通过渗透检测方法检测熔覆层表面状况，工件表面局部激光熔覆试样还需检测熔覆层与基体交界处表面状况。试验步骤应按GB/T18851.1或JB/T9218有关规定进行。6.2.3试验结果查看熔覆层表面是否有裂纹、孔隙等缺陷。6.3盐雾试验按照GB/T10125的规定对激光熔覆层进行盐雾试验，盐雾箱进行的盐雾试验试验周期达到200小时以上，采用盐水包裹的方式进行的盐雾试验试验周期达到24小时以上。6.4激光熔覆层耐磨性试验激光熔覆层表面在进行抛光处理后，耐磨性试验按GB/T43853的规定进行。7检验要求7.1对抛光后的不锈钢激光熔覆层进行检验，使用放大镜和渗透着色探伤法检测，成品的熔覆层表面应无任何气孔。渗透着色法检验立柱、千斤顶的中缸、活柱和活塞杆的比例：中缸、活柱检验比例100%，其它活塞杆检验比例5%。中缸、活柱激光熔覆区检验三个部位：a)距离中缸缸口200mm位置处，距离活柱柱头端倒角200mm位置处；b)中缸和活柱熔覆长度的中间位置处；c)距离中缸和活柱退刀槽端200mm位置处，每个部位检验面积：200mm×400mm。活塞杆检验一个部位：熔覆区长度的中间位置处，每个部位检验面积：100mm×200mm。7.2熔覆层表面不能出现裂纹、锈蚀、剥落、起皮、气孔等缺陷（使用放大镜）。7.3成品激光熔覆层厚度0.4mm～0.6mm（测厚仪），表面硬度不低于HRC50（洛氏硬度计），表面粗糙度≤0.4μm（粗糙度仪）；熔覆层耐磨性能：橡胶轮磨损试验，失重不大于0.45g/30