[发明专利]一种用于制造液压支架立柱的超高速率激光熔覆方法

说明书

本发明涉及一种轴类部件表面耐腐蚀层的制备方法，具体涉及一种使用超高速率激光熔覆制备液压支架立柱表面不锈钢耐腐蚀层的方法，属于表面处理技术领域。本发明通过选择合适的金属粉末、调整粉末汇聚点和激光焦点的位置、调节工艺参数等方法，可快速精确地生产出表面平整度好、厚度小、无缺陷的不锈钢耐腐蚀涂层，实现了超高速率激光熔覆，达到提高生产效率、节约生产成本的目的。

技术领域

本发明涉及一种圆柱类部件表面耐腐蚀层的制备方法，具体涉及一种使用超高速率激光熔覆制备液压支架立柱表面不锈钢耐腐蚀层的方法，属于表面处理技术领域。

背景技术

液压支架是综采工作面的核心设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间。液压支架立柱在服役过程中承受来自顶板的载荷，是液压支架的主要承载部件，因此要求立柱具有足够的强度和使用寿命，为综采工作提供支撑防护和安全保障。

液压支架立柱长期在酸、碱性腐蚀环境中工作，如何即经济又有效地防止立柱被腐蚀、延长立柱的使用寿命是立柱制造过程中的重点和难点。目前国内对立柱的表面处理方法主要有以下四种：

（1）电镀技术。目前国内使用最为广泛的方法是电镀镀铬，该方法工艺简单成本低廉，且制备的耐腐蚀层硬度高。但镀层与立柱基体的结合力差，使用寿命短，同时在制备过程中产生重金属六价铬污染环境。

（2）不锈钢嵌套技术。该技术将不锈钢板采用特殊工艺包卷在立柱外表面，利用不锈钢的耐腐蚀性提高立柱的防腐蚀性能。但若在运输、装配以及使用过程中发生磕碰将使外层不锈钢出现凹坑，从而导致立柱基体与不锈钢间出现空心层，严重时甚至不锈钢外层整体滑脱；

（3）等离子熔覆。该技术成本较低且工艺稳定，但该技术热输入量大，对基体材料组织影响大。同时较大的热输入使得基体材料存在较大的温度梯度导致立柱变形量升高，对于尺寸精度要求较高的立柱存在工艺局限性。

（4）激光熔覆技术。该方法基于激光能量集中、能量密度分布均匀的特点，在热输入量很小的条件下在基体表面形成均匀致密的不锈钢涂层，涂层与基体为冶金结合状态，避免了孔隙裂纹的产生，从而彻底阻隔了水分与基体的接触。目前，由于激光熔覆方法可制备性能更高、使用寿命更长的涂层，且对环境无污染，被认为是一种可替代前述三种技术的材料加工方法。但传统的激光熔覆速率较低，且熔覆后涂层粗糙度较大，还需要如车削等机械加工保证部件尺寸精确度，因此生产效率低下。同时传统的激光熔覆方法对金属粉末的利用率也较低。

发明内容

本发明针对传统激光熔覆方法熔覆速率低、熔覆后涂层表面平整度低的问题，采用同轴送粉式激光熔覆方式，通过精确控制粉末汇聚点(粉斑)和激光焦点（光斑）的位置，实现超高速率激光熔覆，并保证熔覆后涂层表面平整度。需要说明的是，本发明中的超高速是相对于现有的激光熔覆速度而言的，该超高速具体是指激光扫描线速度大于等于20m/min。

本发明技术方案的具体内容是：

该方法的步骤是：

（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得粒度范围为15～50μm、球形度大于90%的粉末，然后经过保温温度120～150℃、保温时间1.5～3.5h的烘干处理后真空封存，备用。

（2）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1～3mm，立柱表面线速度即熔覆速率为20～75m/min，每转进给量0.2～0.4mm，激光功率为1100～1600KW，送粉速率为5～25g/min。

（3）将表面光洁无缺陷、直径小于成品直径0.2～0.6mm的立柱基体装夹在数控设备的回转机构上，并调整光斑和粉斑相对立柱基体待熔覆面的位置：要求光斑与粉斑重合，距待熔覆面0.5～2mm。