一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化工藝的製作方法
2023-06-18 14:22:06
專利名稱：一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冶金熱軋輥表面強化及修復工藝，尤其是一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化工藝。
背景技術：
軋輥是使(軋材)金屬產生塑性變形的工具，是決定軋機效率和軋材質量的重要大型消耗性部件。軋輥的質量和使用壽命，直接關係到軋制生產的生產效率、產品質量及生產成本。我國軋輥材料供應不足、價格較高，一旦軋輥表面磨損失效，整個軋輥報廢(軋輥使用層僅佔軋輥總重量的10％左右)，將造成巨大的材料浪費。如何修復失效軋輥，一直是軋輥製造業面臨的重大問題。目前，在一般鋼鐵企業，軋輥由於磨損需要修復時，多採用車削或磨削方式修正輥型。這種方式對提高軋輥壽命意義不大，只是一種「補救措施。採用軋輥表面修復與強化的熱處理技術來提高軋輥表面硬度，減少軋輥使用的磨損量，已成為延長軋輥壽命的一個主要發展方向和途徑。
由於熱軋輥所處的惡劣的工作條件和材質，常規表面強化技術如火焰淬火、高中頻淬火、等離子噴塗與噴焊、電弧堆焊等均不能有效提高軋輥表面高溫磨損和開裂的抗力。國內外很多鋼鐵廠家採用的軋輥表面雷射強化處理一般均是雷射淬火及熔凝工藝方法，這些方法僅僅對原始硬度不高的鍛鋼、球墨鑄鐵軋輥有顯著效果，對原始硬度較高的冷硬或無限冷硬合金鑄鐵軋輥效果不明顯，甚至降低其使用壽命。而熱軋板材、線材、棒材等大多數鋼材熱軋中，精軋輥由於成本及技術原因在國內外廣泛採用無限冷硬合金鑄鐵。因此，開發雷射快速熔凝之外的強化技術是推進雷射強化技術在軋輥方面強化中應用的關鍵。
發明內容針對現有技術存在的問題，本發明提供一種高功率CO2雷射器快速掃描在冶金熱軋輥表面獲得高性能合金化層工藝。該工藝不僅可以大大提高軋輥表面的硬度，減少軋輥使用的磨損量，而且還可以帶來較大的經濟效益。
採用的技術方案是一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化工藝，其要點在於它包括以下工藝過程
(1)首先機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀。然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗。
(2)用酚醛樹脂粘接劑將納米碳化物陶瓷塗料混合均勻，然後均勻地塗在預處理後的軋輥表面，預塗厚度為0.01～0.05mm，然後風乾。
(3)選用DL-HL-T10000型CO2雷射器快速掃描軋輥表面的塗層，使軋輥表面薄層快速熔化，並與軋輥表面的塗層冶金結合，形成合金層。
工藝參數如下雷射功率P＝1000～10000W，掃描速度V＝1.5～20m/min，搭接率為15～35％，光斑直徑為D＝0.6～5mm。
本發明的特點在於在冶金熱軋輥上預塗納米碳化物陶瓷塗料，利用高功率CO2雷射器在優化的工藝參數下實現合金化。
雷射合金化是用雷射將合金化粉末和基材一起熔化後迅速凝固，在表面獲得合金層。它相對於雷射熔覆的優點是它可以在廉價基材表面獲得與基材本身差別很大的具有良好表面性能的新合金層。從而增加工件的使用壽命並降低材料損耗。由於合金元素完全溶解於表層內，獲得的改性層成分很均勻，對皸裂和剝落等傾向不敏感。雷射表面合金化處理軋輥時具有能量作用集中，熱影響區小，合金化層組織細小，結構緻密，氣孔率低而且容易實現自動化生產線，沒有化學汙染、無輻射等優點。另外，合金化元素添加方式很多，工藝方式靈活，既可以是基材中固熔添加的硬質點，也可以是原位生成的，使得雷射合金化技術更具有優勢。
塗層材料成分及雷射功率、掃描速度、搭接率、光斑直徑等都會對合金化層組織產生重要影響。本發明選用優化的工藝參數，在雷射合金化過程中，預置在軋輥表面的納米碳化物陶瓷塗料在高溫作用下發生迅速的溶解和分解，並均勻地分布在熔化層中，在超快速凝固過程中起到固溶強化和彌散強化的作用，並且使合金化層具有高度的熱穩定性。由於組織高度細化還使合金層強度、塑性、韌性得到提高。
具體實施方式
實施例一首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀。然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗。再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.02mm，風乾。打開SIEMENS數控工具機，利用DL-HL-T10000型CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥。具體工藝參數為雷射功率P＝1500W，掃描速度V＝1.8m/min，搭接率為20％，光斑直徑為D＝0.8mm。
實施例二首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀。然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗。再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.03mm，風乾。打開SIEMENS數控工具機，利用DL-HL-T10000型CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥。具體工藝參數為雷射功率P＝2500W，掃描速度V＝3.0m/min，搭接率為25％，光斑直徑為D＝2mm。
實施例三首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀。然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗。再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.04mm，風乾。打開SIEMENS數控工具機，利用DL-HL-T10000型CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥。具體工藝參數為雷射功率P＝8000W，掃描速度V＝15m/min，搭接率為30％，光斑直徑為D＝4mm。
權利要求
1.一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化的方法，其特徵在於它包括以下工藝過程(1)機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀，然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗；(2)用酚醛樹脂粘接劑將納米碳化物陶瓷塗料混合均勻，然後均勻地塗在預處理後的軋輥表面，預塗厚度為0.01～0.05mm，然後風乾；(3)選用高功率CO2雷射器對軋輥外表面預塗的納米陶瓷塗料層進行快速掃描；工藝參數如下雷射功率P＝1000～10000W，掃描速度V＝1.5～20m/min，搭接率為15～35％，光斑直徑為D＝0.6～5mm。
2.根據權利要求1所述的冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化的方法，其特徵在於首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀，然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗；再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.02mm，風乾，打開SIEMENS數控工具機，利用高功率CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥，具體工藝參數為雷射功率P＝1500W，掃描速度V＝1.8m/min，搭接率為20％，光斑直徑為D＝0.8mm。
3.根據權利要求1所述的冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化的方法，其特徵在於首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀，然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗；再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.03mm，風乾，打開SIEMENS數控工具機，利用高功率CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥，具體工藝參數為雷射功率P＝2500W，掃描速度V＝3.0m/min，搭接率為25％，光斑直徑為D＝2mm。
4.根據權利要求1所述的冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化的方法，其特徵在於首先將待強化或修復軋輥機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀，然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗；再將混合均勻的塗料均勻塗在軋輥表面，預塗厚度為0.04mm，風乾，打開SIEMENS數控工具機，利用高功率CO2雷射器按照優化的工藝參數掃描塗有塗料的軋輥，具體工藝參數為雷射功率P＝8000W，掃描速度V＝15m/min，搭接率為30％，光斑直徑為D＝4mm。
全文摘要
一種冶金熱軋輥表面雷射納米陶瓷合金化的方法，其特徵在於它包括以下工藝過程(1)機加工軋輥去掉表面疲勞層，得到所需尺寸和形狀，然後對雷射將要輻照處理的一面進行研磨，去油汙和適當的清洗；(2)用酚醛樹脂粘接劑將納米碳化物陶瓷塗料混合均勻，然後均勻地塗在預處理後的軋輥表面，預塗厚度為0.01～0.05mm，然後風乾；(3)選用高功率CO
文檔編號C23D5/00GK1932079SQ20061004799
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月12日 優先權日2006年10月12日
發明者陶興啟, 黃旭東, 劉常升, 陳海濤, 孫桂芳, 董容剛 申請人:瀋陽大陸雷射成套設備有限公司