[发明专利]一种球墨铸管在线修复与退火工艺

说明书

一种球墨铸管在线修复与退火工艺，对球墨铸管的缺陷或受损部位进行表面打磨和/或机加工，获得待修复部位后，采用第一粉末同步送进激光熔敷头在球墨铸管待修复部位熔敷至少一层修复层，然后第二粉末同步送进激光熔敷头的激光能量对熔敷完成部分的修复层进行激光去应力退火处理，在激光去应力退火处理的同时，第二粉末同步送进激光熔敷头的送粉管向激光去应力退火处理部位喷入一定量的Al粉末，交替操作直到第一粉末同步送进激光熔敷头熔敷完最后一层修复层，第二粉末同步送进激光熔敷头完成对最后一层修复层的激光去应力退火处理。本发明充分利用激光能量差异特点引入金属氧化物质点进行细晶和强化，过程可控且无需事先混合粉末。

技术领域

本发明涉及增材修复技术领域，具体涉及一种球墨铸管在线修复与退火工艺。

背景技术

球墨铸管又称球墨铸铁管，是一种通过离心浇注工艺制作的大型球墨铸铁材质管材，有的具有管端复杂形状，球墨铸管的整个制作流程工艺较为复杂，同时由于球墨铸管尺寸较大，制造成本较高，因此，在球墨铸管的铸造、后处理过程中一旦发现表面或内部组织缺陷(如裂纹)，或者是在铸造、后处理的流转过程中产生磕碰伤，一般要首先考虑对损伤部位进行修复，确定无法修复才考虑将管材报废。

目前修复球墨铸管常采用的手段是激光熔敷，当损伤部位较深或者尺寸较大时，会先将损伤部位铣出较大槽/口，再借助逐层激光熔敷的方式进行尺寸重现，这种手段本质上是一种增材修复的手段。激光熔敷和增材修复操作上已经日趋成熟，但在修复质量方面面临两个问题，一是修复部位的组织结构和机械性能不稳定，二是修复部位由于受到高能加工束的反复高温冲击，不可避免存在加工内应力，中小型部件可以通过补充一道退火工艺来消除该内应力，但对于大型球墨铸管而言，如果再将大型球墨铸管送回管式炉整体进行保温退火显然并不经济，针对前者本领域技术人员一般试图通过改善熔敷用修复材料成分来尽量保证修复部位的组织性能，主要是引入强化相，针对后者技术人员已经开始尝试一种高能束在线退火工艺来消除加工内应力来避免回炉热处理，在增材修复中，熔敷激光的能量要远远高于退火激光的能量，熔敷和退火都是一个短暂过程，如果能够将两个衔接过程利用起来，有望消除强化相生成和作用中的一些弊端，并在产业化的应用中减少一些制粉混粉等不必要操作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种球墨铸管在线修复与退火工艺，在激光熔敷修复层时，使用另一个粉末同步送进激光熔敷头进行激光去应力退火处理，从而在激光去应力退火处理的同时向激光去应力退火处理部位喷入一定量的Al粉末，充分利用激光能量差异特点引入金属氧化物质点进行细晶和强化，过程可控且无需事先混合粉末。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种球墨铸管在线修复与退火工艺，包括如下步骤：

步骤1，对球墨铸管的缺陷或受损部位进行表面打磨和/或机加工，获得待修复部位；

步骤2，设置第一粉末同步送进激光熔敷头的送粉参数、激光扫描参数，启动第一粉末同步送进激光熔敷头，采用激光束熔化修复材料，在球墨铸管待修复部位熔敷至少一层修复层，所述修复材料为Fe基粉末材料；

步骤3，设置第二粉末同步送进激光熔敷头的送粉参数、激光扫描参数，在步骤2开始一段时间后，或者，步骤2执行完成后，启动第二粉末同步送进激光熔敷头，利用第二粉末同步送进激光熔敷头的激光能量对步骤2中的熔敷完成部分的修复层进行激光去应力退火处理，在激光去应力退火处理的同时，第二粉末同步送进激光熔敷头的送粉管向激光去应力退火处理部位喷入一定量的Al粉末，其中，第二粉末同步送进激光熔敷头的激光能量密度低于第一粉末同步送进激光熔敷头的激光能量密度，激光能量熔化Al粉末而不熔化Fe；

步骤4，再次启动第一粉末同步送进激光熔敷头，采用激光束熔化修复材料，在已经过激光去应力退火处理的修复层上熔敷至少一层新的修复层；