激光熔覆工藝技術(shù)規(guī)范 征求意見稿

1T/XXXXXXX—XXXX激光熔覆工藝技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了激光熔覆工藝技術(shù)規(guī)范的術(shù)語和定義、一般要求、激光熔覆工藝、激光熔覆層性能測定、檢驗要求、安全防護。本文件適用于立柱千斤激光熔覆工藝。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T230.1金屬材料洛氏硬度試驗第1部分：試驗方法GB/T10125人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗GB/T18490.1機械安全激光加工機第1部分：通用安全要求GB/T18851.1無損檢測滲透檢測第1部分：總則GB/T19867.4激光焊接工藝規(guī)程GB/T25974.2煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件GB/T43853激光修復層高溫摩擦磨損性能試驗球-盤法JB/T9218無損檢測滲透檢測方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1激光熔覆lasercladding通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，從而在基層表面形成冶金結(jié)合的添料熔覆層。3.2激光熔覆材料lasercladdingmaterials激光熔覆過程中所添加的材料，可選用粉末、絲、帶或箔等材料。3.3激光熔覆層lasercladdinglayer激光熔覆熔池凝固后，與基材形成冶金結(jié)合的表面覆層。3.4搭接率overlappingratio多道熔覆時熔覆道重疊的寬度與單個熔覆道寬度的比率。3.5熔覆層厚度cladthickness熔覆層堆高與重熔深度之和。3.6送粉速率powderfeedingrate送粉法激光熔覆過程中，單位時間內(nèi)送粉系統(tǒng)輸送的粉末材料總質(zhì)量。4一般要求4.1人員要求2T/XXXXXXX—XXXX激光熔覆操作人員應接受必要的培訓，具備激光熔覆相應的知識、能力和資質(zhì)。4.2設(shè)備和工裝4.2.1激光熔覆設(shè)備及附件應符合GB/T19867.4中的相關(guān)規(guī)定。4.2.2激光熔覆設(shè)備的激光器功率、聚焦光斑直徑、光束模式等應滿足待熔覆部位的工藝要求。4.2.3熔覆工裝在熔覆過程中應不與激光頭、激光束、送粉嘴等運動部件干涉。4.3環(huán)境要求4.3.1激光熔覆過程需要在相對清潔的環(huán)境中進行，以避免灰塵、油脂或其他雜志污染熔覆區(qū)域。4.3.2環(huán)境溫度應適宜，一般在15℃~30℃之間，以確保設(shè)備的正常運行和熔覆材料的良好流動性。5激光熔覆工藝5.1激光熔覆工序5.1.1基材要求基材應滿足以下要求：a)長徑比超過1/5的軸類零件熔覆前需增加人工時效工序減小熱變形；b)軸類零件熔覆前外圓尺寸加工至小于基本尺寸單邊0.8mm～1.0mm；c)熔覆表面粗糙度小于1.6μm，表面不能有油污，吊裝過程沾染油污需用酒精清洗后，方可熔覆。5.1.2主要參數(shù)主要參數(shù)應符合下列要求：a)激光功率：P＝9000W～9600W；b)掃描速度：V＝8.3mm/s～10mm/s；c)光斑面積：S＝26×2；d)送粉速率：2.16g/s～2.7g/s；e)搭接率：30%～40%。5.1.3激光熔覆材料選擇及熔覆層要求激光熔覆材料采用鐵基合金粉末。熔覆層厚度≥2.5mm～3mm（測量熔覆前后直徑差檢測硬度應不低于50HRC（洛氏硬度計檢測），激光熔覆層外觀質(zhì)量應按GB/T25974.2中附錄A的規(guī)定執(zhí)行，其中孔隙率＜5點/dm2，氣孔直徑不超過0.2mm。5.2車削工序5.2.1刀具選擇可選擇下列材質(zhì)刀具：a)硬質(zhì)合金，應優(yōu)先選用YG813；b)陶瓷；c)立方氮化硼復合片（PCBN）。5.2.2刀具幾何參數(shù)一般前角r0為－10°~0°。斷續(xù)切削時，應選較大的負值；后角a0應比一般的刀具大一些，a0為8°~10°為好；主偏角Kr和副偏角Kr'的大小，應盡量小一些，Kr為45°~75°,Kr'為8°~10°;刃傾角在一般的情況下，λs為－15°~-10°;刀尖圓弧半徑rε一般為0.8～1.6mm。5.2.3切削參數(shù)a)切削速度：硬質(zhì)合金刀具，vc為30m/min～75m/min；陶瓷刀具，vc為60m/min～120m/min；PCBN刀具，vc為100m/min～200m/min。斷續(xù)切削時，vc為上述的1/2左右；3T/XXXXXXX—XXXXb)切削深度：一般情況下，ap為0.2mm～3mm；c)進給量：一般fz為0.1mm/r～0.3mm/r。在工件材料硬度很高或斷續(xù)切削時，應減小進給量，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卻后進行，加工過程中應使乳化液噴嘴對準切削區(qū)充分冷卻，避免熱變形；b)裝夾激光熔覆工件按熔覆、磨削基準找正裝夾加工。找正精度達到0.03mm以內(nèi)；c)注意進給量fz不得小于0.1mm/r，避免微量進給在加工硬化區(qū)進行切削，并注意切削刃不要在切削表面停留；d)加工完成后應保留磨削余量0.2mm～0.4mm；e)采用PCBN刀具切削淬火鋼，可以實現(xiàn)以車代磨，提高加工效率。5.3磨削工序5.3.1砂輪的選擇a)磨料：白剛玉、單晶剛玉或微晶剛玉；b)粒度：為同時適用于粗磨和精磨，選用46號或60號粒度；c)硬度：選用硬度較低的砂輪以提高自銳性，一般選用K～L硬度的砂輪；d)組織：為避免磨削過程中的砂輪堵塞，一般選用5號～8號。5.3.2磨削用量的選擇a)砂輪速度：選取30m/s～35m/s，當發(fā)現(xiàn)表面燒傷時應將砂輪速度降至16m/s～20m/s；b)工件速度：當工件直徑小于50mm時，n＝120r/min～150r/min；當工件直徑大于50mm時，n=40r/min～80r/min。粗磨深度為0.04mm～0.08mm，精磨深度為0.01mm。5.3.3注意事項a)磨削過程中應及時修整砂輪，粗磨時砂輪要修整粗一些，精磨時砂輪要始終保持鋒利，以免過熱燒傷；b)低表面粗糙度磨削時，粗精磨應分別進行，粗磨余量為0.15mm～0.35mm，精磨余量留0.05mm，工件裝夾誤差大時可留0.1mm；c)磨削過程必須充分冷卻，冷卻液必須清潔。6激光熔覆層性能測定6.1熔覆層硬度測定熔覆層表面在進行拋光處理后，表面硬度測定應按GB/T230.1的規(guī)定執(zhí)行。6.2無損檢測試驗6.2.1試樣以完整工件為試驗對象或取自激光熔覆工件的熔覆層正面；當試樣修復為局部激光熔覆時，取樣或檢測應涵蓋熔覆層與基體的交界處，如圖1所示。圖1局部修復試樣取樣、檢測位置示意圖4T/XXXXXXX—XXXX6.2.2通過滲透檢測方法檢測熔覆層表面狀況，工件表面局部激光熔覆試樣還需檢測熔覆層與基體交界處表面狀況。試驗步驟應按GB/T18851.1或JB/T9218有關(guān)規(guī)定進行。6.2.3試驗結(jié)果查看熔覆層表面是否有裂紋、孔隙等缺陷。6.3鹽霧試驗按照GB/T10125的規(guī)定對激光熔覆層進行鹽霧試驗，鹽霧箱進行的鹽霧試驗試驗周期達到200小時以上，采用鹽水包裹的方式進行的鹽霧試驗試驗周期達到24小時以上。6.4激光熔覆層耐磨性試驗激光熔覆層表面在進行拋光處理后，耐磨性試驗按GB/T43853的規(guī)定進行。7檢驗要求7.1對拋光后的不銹鋼激光熔覆層進行檢驗，使用放大鏡和滲透著色探傷法檢測，成品的熔覆層表面應無任何氣孔。滲透著色法檢驗立柱、千斤頂?shù)闹懈住⒒钪突钊麠U的比例：中缸、活柱檢驗比例100%，其它活塞桿檢驗比例5%。中缸、活柱激光熔覆區(qū)檢驗三個部位：a)距離中缸缸口200mm位置處，距離活柱柱頭端倒角200mm位置處；b)中缸和活柱熔覆長度的中間位置處；c)距離中缸和活柱退刀槽端200mm位置處，每個部位檢驗面積：200mm×400mm。活塞桿檢驗一個部位：熔覆區(qū)長度的中間位置處，每個部位檢驗面積：100mm×200mm。7.2熔覆層表面不能出現(xiàn)裂紋、銹蝕、剝落、起皮、氣孔等缺陷（使用放大鏡）。7.3成品激光熔覆層厚度0.4mm～0.6mm（測厚儀），表面硬度不低于HRC50（洛氏硬度計），表面粗糙度≤0.4μm（粗糙度儀）；熔覆層耐磨性能：橡膠輪磨損試驗，失重不大于0.45g/30