[发明专利]一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械再制造领域中零部件的修复加工，尤其涉及一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法。

背景技术

激光熔覆表面修复技术是利用高能量、高密度的激光束，在发生缺陷的金属材料表面处快速熔凝一层具有高机械性能及高综合性能的合金材料，从而提高工件的表面强度、耐磨性以及抗腐蚀性，再经过一定机械加工使得熔覆层表面质量和尺寸精度满足使用要求。

近年来，随着高硬度切削刀具及相关机床的发展，如采用PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬质合金刀具在新型车床或车削加工中心上对熔覆层进行车削，其加工质量可以达到精磨的水平。然而，熔覆材料的切削特点与普通匀质材料表现出不同：一方面，由于熔覆层具有孔隙、硬质点等微观缺陷的存在，形成微观上的断续切削，引起切削过程中刀具发生冲击振动；另一方面，熔覆材料通常具有较高的硬度及良好的耐磨性能，使得切削过程中刀具机械磨损现象严重，刀具耐用度低。自润滑刀具虽然能改善切削过程中摩擦润滑状态，但是随着润滑剂的流失，刀具仍然会承受较快的磨损速率。考虑到熔覆层多孔隙的特点，在熔覆层孔隙中填充润滑材料(封闭处理)后再进行后续切削加工，一方面可以改善切削加工状况，避免形成微观断续切削，减少刀具的冲击振动；另一方面可为切削第二变形区(刀-屑接触面)和第三变形区(刀-工接触面)提供润滑作用，减小刀具表面摩擦系数，从而减小刀具磨损，延长刀具寿命。

经本申请人检索查证：采用封闭处理方式改善激光熔覆材料切削加工工况，从而控制刀具振动及磨损的方法，国内尚无先例，国外也没有见到相关报道。因此，采用适当的封闭材料，通过浸渍方法实现熔覆层孔隙的封闭处理，并改善熔覆层修复加工过程中刀具振动及磨损情况，是一创造性的发明。

发明内容

本发明的目的是针对激光熔覆材料切削过程中刀具振动及机械磨损现象严重、切屑微粒容易陷入熔覆层孔隙等缺点，采用水基聚四氟乙烯分散液浸渍激光熔覆材料，提供一种熔覆层孔隙的封闭处理方法，从而改善激光熔覆材料切削过程中刀具振动及刀具磨损现象，同时提高修复零件的使用性能及寿命。这种封闭涂层具有低摩擦系数、高温稳定性、耐腐蚀和不老化等优点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法，包括以下步骤：

一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法，采用具有润滑作用的树脂分散液浸渍激光熔覆材料，实现熔覆层孔隙的封闭处理，对处理后激光熔覆材料进行车削加工。

优选的是，所述具有润滑作用的树脂分散液为水基聚四氟乙烯分散液。

优选的是，所述水基聚四氟乙烯的固含量为30％。

优选的是，所述浸渍处理的条件是浸渍温度为25-40℃，浸渍时间为25-40s，浸渍后在150℃环境下干燥10min。

优选的是，所述车削加工采用wiper修光刃车刀片，切削过程中进给量不得低于0.1mm/r。

优选的是，所述激光熔覆材料采用如下方法制备，

一)待熔覆基体材料表面预处理：基体材料表面除锈，用清洗液反复清洗去油，丙酮擦净，露出金属光泽。

二)激光熔覆过程：激光功率设定为3KW，线速度为7-10mm/s；步距为2-8mm，调节送粉量来制备相应厚度熔覆层。

优选的是，所述激光熔覆材料基体为45钢圆柱，直径不小于120mm。

优选的是，所述熔覆粉末为铁基自熔性不锈钢合金粉末，粉末粒度为100-200目。

优选的是，激光熔覆材料的搭接率为32-34％。

本发明的工作原理：

一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法，利用水基聚四氟乙烯分散液浸渍激光熔覆材料，实现熔覆层孔隙封闭处理的同时，封闭颗粒为激光熔覆材料的切削加工提供润滑作用，降低刀具磨损，延长刀具寿命。具体工作原理为：激光熔覆过程中，由于激光束能量呈高斯分布，熔覆颗粒处于熔化或半熔化状态，而后经快速冷却得到高性能熔覆层。这种快熔快冷作用使得熔覆层中不可避免的存在孔隙等微观缺陷，造成切削加工困难。由于孔隙等微观缺陷的存在，形成微观上的断续切削，引起刀具的冲击振动，降低刀具耐用度。综合考虑聚四氟乙烯低摩擦系数和封闭特性，采用水基聚四氟乙烯分散液浸渍的方式实现熔覆层孔隙的封闭处理，不仅可以消除孔隙等微观缺陷带来的振动影响，而且孔隙中填充的聚四氟乙烯颗粒也可以充当润滑剂，起到降低刀具摩擦的作用。由于这种润滑剂由熔覆层提供，随着切削的进行可以源源不断的产生，可以保证切削过程中润滑效果的延续性。

本发明的有益效果：