[发明专利]一种适用于薄壁结构的低应力激光熔覆修复方法

说明书

本发明公开了一种适用于薄壁结构的低应力激光熔覆修复方法，包括以下步骤：将熔覆层裂纹按深度分类，分为小深度缺陷和大深度缺陷；对于小深度缺陷，将小深度缺陷打磨成具有平面的凹槽，然后铺粉并采用冷搭接的方式进行激光熔覆，将缺陷补全与薄壁结构表面平齐；对于大深度缺陷，首先铺设第一层粉末，然后进行点状自由搭接熔覆得到高度一致的熔覆层，冷却之后铺设第二层粉末，然后进行冷搭接式的激光熔覆，最终与薄壁结构表面平齐。本发明能够减少材料内部的应力以及裂纹的产生。

技术领域

本发明涉及表面改性的技术领域，具体涉及一种适用于薄壁结构的低应力激光熔覆修复方法。

背景技术

激光熔覆技术是采用不同的添料方式将涂层材料放置在被涂覆基体表面，经高能密度激光束辐照，使之与基体表面薄层同时熔化，并快速凝固形成稀释率极低，且与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善金属表面性能的工艺方法。与传统表面改性技术相比，激光熔覆技术具有许多优势：熔覆层与基体为牢固的冶金结合；属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相；可以获得低稀释率的良好覆层；热变形和热影响区小；自动化程度高等。它既可以满足对材料表面的使用要求，又不改变材料的整体特性。并且，激光熔覆在低成本的材料上制成了高性能的表面，极大地挖掘了材料的使用潜能，还可节约昂贵稀少的合金元素。所以它的应用非常广泛，不仅可以对一些零件的表面进行强化，还能用来进行表面的修复工作。

但熔覆层的开裂是激光熔覆中非常棘手的问题。通常认为，产生熔覆层裂纹的主要原因是其内部存在较大的应力。因此，若是要获得较高质量的熔覆层，那么就必须要控制材料内部的应力以及裂纹的产生。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于薄壁结构的低应力激光熔覆修复方法，能够减少材料内部的应力以及裂纹的产生。

本发明采取的技术方案如下：

一种适用于薄壁结构的低应力激光熔覆修复方法，包括以下步骤：

步骤一，将熔覆层裂纹按深度分类，分为小深度缺陷和大深度缺陷；

步骤二，对于小深度缺陷，将小深度缺陷打磨成具有平面的凹槽，然后铺粉并采用冷搭接的方式进行激光熔覆，将缺陷补全与薄壁结构表面平齐；

对于大深度缺陷，首先铺设第一层粉末，然后进行点状自由搭接熔覆得到高度一致的熔覆层，冷却之后铺设第二层粉末，然后进行冷搭接式的激光熔覆，最终与薄壁结构表面平齐。

进一步地，所述冷搭接方法为：首先进行固定间隔的激光熔覆，然后再通过激光熔覆与相邻的两道熔覆搭接，所述固定间隔根据熔覆宽度和搭接率计算。

进一步地，所述小深度缺陷深度不大于4mm，大深度缺陷深度大于4mm。

进一步地，所述第一层粉末粒径＜50μm，第二层粉末粒径在50～120μm之间。

进一步地，所述步骤二中根据不同的铺粉厚度选择激光功率、搭接率、光斑直径、扫描速度及作用时间。

进一步地，进行点状自由搭接熔覆的光斑直径为6～10mm，所述扫描速度为800～1200mm/min。

进一步地，对于小深度缺陷和大深度缺陷铺设第二层粉末后的激光熔覆均采用小于1.5kW的功率。

有益效果：

1、本发明采用加工缺陷凹槽和双层铺粉的激光熔覆预处理方法完成对薄壁结构上不同程度缺陷的修复，自动化程度高，且由于采用冷搭接的方式进行激光熔覆，能够较好的减少熔覆层中产生的内应力，减少薄壁结构的变形，加工余量也小，强化效果好，达到了对薄壁结构缺陷的修复作用，进一步提高了薄壁结构的强度。

2、本发明采用的冷搭接方法，相比于每一道熔覆完成后停留等待冷却的方法，效率更高。