[发明专利]激光熔覆强化截齿座的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种滚筒采煤机部件的制备方法，

背景技术

滚筒采煤机是目前国内外煤矿广泛使用的采煤机械之一，截齿座是其关键性零件之一。在采煤机截割煤层过程中，由于工矿条件复杂，往往造成截齿座早期磨损失效，截齿座的消耗量非常大。

近年来，针对如何提高截齿座的使用寿命，很多工程技术人员从设计、选材、装配等方面进行了很多改进，如改进热处理方式等。截齿座常用材料为45钢、40Cr、40CrNiMo、40CrMo、42CrMo钢和35CrMnSi等中低碳合金结构钢，经热处理后，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。然而，在实际使用中发现，这些常规材质的截齿座往往寿命较短，工作中磨损非常严重，远低于设计寿命就发生失效，影响了滚筒采煤机的生产效率和可靠性。

随着煤炭采掘深度的提高和煤矸石等杂质的增加，对截齿座提出了更加苛刻的要求，现有工艺方法无法满足截齿座长时间、低成本、低消耗的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、节能环保、成本低廉、并能提高截齿座使用寿命的激光熔覆强化截齿座的制备方法。本发明主要是在传统截齿座基础上，通过激光熔覆合金粉末技术强化截齿座。

本发明的制备方法如下：

（1）对普通截齿座基材的半圆周表面进行预处理，用喷砂、打磨、清洗等方法清除截齿座基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；所述的普通截齿座基材其材质是45钢、40Cr、40CrMo、42CrMo和35CrMnSi钢等中低碳合金结构钢。

（2）配制合金粉末，其合金粉末的化学成分质量百分比为：C0.15-0.85%，Cr7.5-25%，Ni2.5-32%，Mo5-15%，W2.7-4.7%，Si2.6-4.26%，Nb1.81-3.21%，余量为Fe；合金粉末的粒度为120-325目。

（3）将上述合金粉末采用三维混粉器混合2小时，混合均匀。

（4）将上述经过处理的截齿座固定在大功率激光加工机床上，通过卡盘带动截齿座旋转；采用气动、胶粉、铺粉或者重力方式往截齿座上铺或送上述合金粉，粉层厚度为0.6-2.0mm。

（5）利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描铺好或输送到位的合金粉末，半导体激光器功率P＝800-3800W、矩形光斑2×8mm、搭接率10-50％、扫描速度V＝100-720mm/min，使得合金粉末与截齿座基材表面金属发生快速冶金反应，随着截齿座的运动，在截齿座半圆周基材表面获得均匀的0.4-1.8mm厚耐冲击磨损合金层。

在半导体激光器输出高能量光束作用下，合金粉末与截齿座半圆周基材表面金属发生快速冶金反应，在周围常温金属的冷却作用下，获得了晶粒细小、组织致密带有陶瓷颗粒增强相的合金层，制得了强化截齿座，明显提高了截齿座的使用寿命。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备工艺简单、无污染，降低了企业成本，适合大规模生产。

2、采用本发明方法制得的截齿座半圆周表面合金层中弥散分布着大量碳化物陶瓷硬质相，具有理想的抗冲击、抗磨粒磨损及硬面磨损性能。采用本发明方法制备的强化截齿座，其寿命较传统热处理后的40Cr截齿座提高3倍以上，具有突出的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1：

对45钢截齿座的半圆周表面进行预处理，采用喷砂及清洗方法清除截齿座基材表面的锈蚀、油污、氧化皮等杂质；配制合金粉末，合金粉末的粒度为120-325目，合金粉末的化学成分质量百分比为：C0.15%，Cr16%，Ni2.5%，Mo10%，W4.7%，Si2.6%，Nb1.81%，余量为Fe；用三维混粉器混合2小时，混合均匀；将截齿座固定在大功率激光加工机床上，通过卡盘的旋转带动截齿座旋转；采用重力方式送上述合金粉，粉层厚度为0.6mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的合金粉末，半导体激光器功率P＝1200W、矩形光斑2×8mm、搭接率10％、扫描速度V＝300mm/min，使得合金粉末与截齿座基材表面金属发生快速冶金反应，随着截齿座的运动，在截齿座基材半圆周表面获得均匀的0.4mm厚耐冲击磨损合金层。

实施例2：