[发明专利]一种甘蔗切根刀激光合金化的方法

说明书

一种甘蔗切根刀激光合金化的方法，包括以下步骤：对甘蔗切根刀工作表面上的待激光合金化区域进行预加工处理；清洗待激光合金化区域，并晾干；将配置好的合金化涂料均匀涂覆在待激光合金化区域，并烘干；将甘蔗切根刀放置在激光加工平台上，用激光对甘蔗切根刀的涂覆面进行扫描；连续扫描，使相邻的合金化带之间不搭接，留有间隙；对甘蔗切根刀合金化层进行表面检测。本发明利用高能量密度的激光束快速加热及快速冷却凝固的特点，对甘蔗切根刀的工作表面用激光束对表面熔融层添加金属基颗粒增强复合强化材料，形成致密的合金化层，碳化物颗粒以冶金结合形式覆盖在工作区域，以高硬度碳化物颗粒提升工作面的耐磨性能，进而提升产品使用寿命。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，具体涉及一种甘蔗切根刀激光合金化的方法。

背景技术

我国的甘蔗种植主要集中在广西、广东和海南等地，土壤中多砂砾，对切根刀磨损特别严重。提高切根刀的耐磨性，不但可以提升切根刀的使用寿命，减少刀具材料的消耗，而且可以降低切根刀的更换频率，提升切割效率，降低收获成本。传统的甘蔗切根刀国内外通常采用普通工具钢+热处理/喷涂/化学处理等强化方法制作，易于磨损。激光合金化在甘蔗切根刀强化方面的应用尚属空白。所以，研制开发一种甘蔗切根刀激光合金化的方法，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甘蔗切根刀激光合金化的方法，不仅可以显著延长甘蔗切根刀的使用寿命，而且工艺简单，制作方便，生产效率极高。

本发明为实现上述目的所采用的激光合金化方法主要包括以下步骤：

(1)对甘蔗切根刀工作表面上的待激光合金化区域进行预加工处理；

(2)清洗待激光合金化区域，除去油污等杂质，并晾干；

(3)将配置好的合金化涂料均匀涂覆在待激光合金化区域，涂层厚度为0.2-0.4mm，并烘干；

(4)将甘蔗切根刀放置在激光加工平台上，用激光对甘蔗切根刀的涂覆面进行扫描，扫描功率为2.5-4Kw，扫描速度800-1000mm/min；熔池内通入保护气体，保护气体的流量为3-5L/min；

(5)连续扫描，为了减小甘蔗切根刀变形及应力集中，相邻的合金化带之间不搭接，留有间隙；

(6)对甘蔗切根刀合金化层进行表面检测。

进一步的，所述步骤(1)中，预加工处理方式为平面磨床磨削或角磨机打磨。

进一步的，所述步骤(2)中，采用无水乙醇或纯度为98％的丙酮清洗待激光合金化区域。

进一步的，所述步骤(3)中，合金化涂料采用金属基颗粒增强复合强化材料与无水乙醇混合，二者的质量比为10:1.金属基颗粒增强复合强化材料包括的组分及各组分的质量百分比为：60％-70％镍，2％-8％钨，3％-10％钛，3％-10％锆，2％-8％稀土，2％-8％硼，8％-18％碳。

进一步的，所述步骤(3)中，烘干温度为120-150℃。

进一步的，所述步骤(4)中，保护气体为氩气。

进一步的，所述步骤(5)中，相邻的合金化带之间留有1-2mm的间隙。

进一步的，所述步骤(6)中，对甘蔗切根刀合金化层进行表面渗透检测。

本发明为实现上述目的所采用的甘蔗切根刀由前述激光合金化方法制得。

借由上述技术方案，本发明利用高能量密度的激光束快速加热及快速冷却凝固的特点，对甘蔗切根刀的工作表面用激光束对表面熔融层添加金属基颗粒增强复合强化材料，形成致密的合金化层，碳化物颗粒以冶金结合形式覆盖在工作区域，以高硬度碳化物颗粒提升工作面的耐磨性能，进而提升产品使用寿命。