[发明专利]热丝激光熔敷工艺以及用于所述工艺的消耗品

说明书

优先权：本申请要求2015年1月9日递交的美国临时申请62/101,511的优先权，所 述临时申请通过引用以其整体被并入本文。

技术领域

本文所描述的发明大体上涉及热丝激光熔敷领域的改进的工艺，并且尤其涉及在管 (pipe)/管道(tube)或弯曲表面上的激光熔敷。

背景技术

熔敷是一种已经完善的工艺，该工艺用于各种行业中以改进部件的表面及近表面性质 (例如，耐磨性、耐腐蚀性或耐热性)，或者为经使用已经变得磨损的部件重塑表面。熔 敷具体地涉及具有与基体材料不同组成的新表面层的创建。

熔敷技术可以被宽泛地分为三个类别：弧焊；热喷涂；以及基于激光的方法。这些方 法中的每一种都具有优势和局限性。

激光熔敷在概念上类似于弧焊方法，而激光被用于熔化基质和熔敷材料的表面，所述 熔敷材料可以是丝、带或粉末形式的。激光熔敷通常用CO₂、各种类型的Nd:YAG以及最 近通常用的光纤激光来实施。

激光熔敷典型地产生高质量的熔敷物，所述熔敷物是一种具有低稀释度、低多孔性和 良好的表面均匀性的熔敷物。激光熔敷在所述部件上产生最小化的热量输入，这很大程度 上消除了变形和对后处理的需求，并且避免了合金元素的损失和基体材料的硬化。此外， 伴随着激光熔敷而经历的迅速自然淬火导致熔敷层中精细的颗粒结构。

示例性的激光熔敷工艺将预热气体金属弧焊(“GMAW”)焊丝与多千瓦级 (multikilowatt)、固态、光纤传送的激光结合。可编程的GMAW电源仅能够被用于加热 焊丝，并且电流被短路以防止出现传统的电弧。电源可以使用将加热电源与激光控制同步 的软件。以指定角度供给至激光束的预热焊丝减少了来自激光的功率要求，所述功率要求 刚好足够铺设熔敷物并使之流动，但又不能过大以导致过度稀释。结果是一种具有与粉末 激光熔敷类似的稀释性质并且具有使用焊丝的优势(包括离位(out-of-position)能力)的 熔敷工艺。

然而，即使具有上述优点，圆柱形管/管道的沉积速率被限制，而在熔敷行业中，以 更快的速率沉积熔敷材料的能力是非常重要的。

发明内容

按照本发明，提供了提高符合AWSERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％的Al的 高镍含量焊接焊丝(weldingwire)的熔敷速度的工艺，改进包括：向焊接焊丝添加额外 的Al以致Al的总量是至少0.05wt.％的Al，所述工艺还包括：相比于所述工艺采用符合 AWSERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％的Al的焊接焊丝的情况，将要被熔敷的基 质的旋转速度提高至少10％。

本发明的另一个方面，提供了提高符合AWSERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％ 的Al的高镍含量焊接焊丝的熔敷速度的工艺，改进包括：向焊接焊丝添加额外的Al以致 Al的总量是至少0.10wt.％的Al，所述工艺还包括：相比于所述工艺采用符合AWS ERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％的Al的焊接焊丝的情况，将要被熔敷的基质的旋 转速度提高至少15％。

本发明的再一个方面，提供了提高符合AWSERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％ 的Al的高镍含量焊接焊丝的熔敷速度的工艺，改进包括：向焊接焊丝添加额外的Al以致 Al的总量是至少0.15wt.％的Al，所述工艺还包括：相比于所述工艺采用符合AWS ERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％的Al的焊接焊丝的情况，将要被熔敷的基质的旋 转速度提高至少20％。

本发明的再另一个方面，提供了提高符合AWSERNiCrMo-10标准并具有少于0.03 wt％的Al的高镍含量焊接焊丝的熔敷速度的工艺，改进包括：向焊接焊丝添加额外的Al 以致Al的总量是至少0.15wt.％的Al，所述工艺还包括：相比于所述工艺采用符合AWS ERNiCrMo-10标准并具有少于0.03wt％的Al的焊接焊丝的情况，将要被熔敷的基质的旋 转速度提高至少30％。