(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202210663376.5
(22)申请日 2022.06.13
(71)申请人 无锡中科 金研激光燃气轮 机部件有
限公司
地址 214000 江苏省无锡市江阴中南路1号
(72)发明人 王东升 方文满 王聪慧 张林平
(74)专利代理 机构 江苏无锡苏汇 专利代理事务
所(普通合伙) 32593
专利代理师 蒋羚
(51)Int.Cl.
B23K 26/348(2014.01)
B23K 26/60(2014.01)
B23K 26/70(2014.01)
(54)发明名称
应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿
面损伤的方法
(57)摘要
本申请提供一种应用激光和微弧复合工艺
修复多种材料齿面损伤的方法, 包括以下步骤:
(1)根据裂纹确定齿面损伤区域, 预处理; (2)对
预处理后的齿轮进行预热, 保证工件热透, 并持
续保持温度; (3)保持温度, 采用一类集约化材料
微弧堆焊制备过渡层, 采用Ф0.6~1.2mm焊丝,
施焊电流20A~30A, 脉宽为20~30ms, 频率为
4HZ/s, 一次施 焊厚度为0.6~ 0.8mm, 所述过渡层
厚度≥2mm; (4)保持温度, 在过渡层范围内, 采用
二类集约化材料激光熔覆制备硬面层, 激光功率
7000~8000W, 矩形光斑为15mm ×2mm, 扫描速度
为6~8mm/s, 一次辐照厚度为2.5mm~2.8mm。 本
申请激光和微弧复合工艺修复齿面损伤后, 其硬
面层性能性能可达到бb≥900Mpa,HRC≥58, 有效
厚度可达2mm, 显著改善基层表面的耐磨性、 耐蚀
性、 耐热性和抗氧化 性。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 115041822 A
2022.09.13
CN 115041822 A
1.一种应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特征在于, 包括以
下步骤:
(1)根据裂纹确定齿面损伤区域, 预处 理;
(2)对预处 理后的齿轮进行 预热, 保证工件热透, 并持续保持 温度;
(3)保持温度, 采用一类集约化材料微弧堆焊制 备过渡层, 采用Ф0.6~1.2mm焊丝, 施
焊电流20A~ 30A, 脉宽为20~30ms, 频率为4HZ/s, 一次施 焊厚度为0.6~ 0.8mm, 所述过渡层
厚度≥2m m;
(4)保持温度, 在过渡层范围内, 采用二类集约化材料激光熔覆制备硬面层, 激光功率
7000~8000W, 矩形光斑为15mm ×2mm, 扫描速度为6~8mm/s, 一次辐照厚度为2.5mm~
2.8mm。
2.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 所述预处 理包括以下步骤:
①根据裂纹确定损伤区域, 对损伤区域进行检查标记损伤区域内的微裂纹;
②对损伤区域进行打磨修整, 完全去除区域内微裂纹;
③清理损伤区域, 去除底部疲劳层以及残存的硬面层。
3.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 在步骤(2)中, 预 热温度25 0℃~300℃, 历时2h, 保持 温度≥25 0℃。
4.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 所述一类集约化材料各组分质量比如下: C: ≤0.08wt%, Cr: 17 ‑21wt%, Ni: 50~
55wt%, Mo: 2.80~ 3.30wt%, Al: 0.45~ 0.9wt%, T i: 0.4~0.9wt%, Mn:0.3~0.4wt%, Nb:
4.75~5.5wt%, Si: 0.4~0.5wt%, B: 0.4~0.5wt%, 余 量为Fe。
5.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 所述二类集约化材料各组分质量比如下: C: 0.1~0.2wt%, Mo: 0.7~1.3wt%, Ni: 1
~1.8wt%, Cr: 14~16wt%, Si: 0.8~1.2wt%, B: 1.1~1.4 wt%, 余量为Fe。
6.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 步骤(3)中采用一类集约化材料微弧施焊制备过渡层, 所述过渡层包覆施焊边界,
其厚度≥2m m, 包覆宽≥3m m。
7.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 在步骤(3)后还 包括对过渡层表面进行锤击强化的步骤。
8.如权利要求7所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 在锤击强化的步骤后还 包括对过渡层表面进行平整处 理的步骤。
9.如权利要求1所述的应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法, 其特
征在于, 在步骤(4)后还包括焊后热 处理的步骤, 热 处理的温度应低于齿轮钢种调质回火温
度50℃~100℃, 历时2 ~8h。权 利 要 求 书 1/1 页
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CN 115041822 A
2应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方 法
技术领域
[0001]本申请涉及齿轮齿面修复相关技术领域, 具体涉及一种应用激光和微弧复合工艺
修复多种材 料齿面损伤的方法。
背景技术
[0002]齿轮是常见的传动元件。 为了获得所需要的各种机械性能, 齿轮在制造过程中工
序多、 工艺复杂, 故齿轮的生产周期比较长, 价格也因此非常昂贵。 齿轮在使用过程中经常
出现严重的磨损、 点蚀、 胶合, 如果不符合使用标准就要报废更换新的齿轮。 一个大型设备
重要部位的齿轮售价在几万到几十万不等, 因为一些小的损伤而报废, 会导致维修成本的
急剧增高, 同时也造成巨大的资源浪费。 报废的齿轮如果能够修复再造, 那么将会极大的节
省成本支出, 为 企业带来增益是不可估量的。 同时, 齿轮制造过程中对环境的污染也是不可
忽视的, 修复再造会极大的减少对环 境的污染, 对环境保护也起到了积极的作用。 但一些传
统的修复方法不能很好的保证齿轮原有的特性, 使用寿命大打折扣, 也达不到再制 造的标
准。
[0003]激光熔敷技术是一种采用激光束加热熔敷材料和基体表面, 使所需特殊材料熔焊
于零件表面的新型表 面改性技术。 激光熔敷的原理是指以不同的添料方式将熔覆材料添加
到被熔覆基体的表面上, 利用高能密度的激光辐 射到基体表面, 使基体表面薄层与熔覆材
料快速熔化并凝固发生冶金结实, 显著改善基体表面的耐磨耐蚀性。 激光熔覆与传统表面
工程相比, 热输入量较低, 材料的热变形小, 应用灵活, 理论上可以在各种材料表层采用激
光熔覆技术, 且后续加工很小或不需要加工等。 此外, 激光熔覆过程中的急冷可以使熔覆层
的组织更加致密, 晶粒 更加细化, 从而 使力学性能得到 显著提高。
[0004]因此, 本发明指在使用应用激光和微弧复合工艺针对上述齿面损伤, 利用集约化
材料根据齿的受力状态, 组织结构, 热 处理工艺形成统一的维修方法, 以达到齿面使用的性
能。
[0005]申请内容
[0006]本申请的目的是为了解决现有技术中存在的缺点, 而提出的一种应用激光和微弧
复合工艺 修复多种材 料齿面损伤的方法。
[0007]为实现上述目的, 本申请提供一种应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损
伤的方法, 包括以下步骤:
[0008](1)根据裂纹确定齿面损伤区域, 预处 理; 所述预处 理包括以下步骤:
[0009]①根据裂纹确定损伤区域, 对损伤区域进行检查标记损伤区域内的微裂纹;
[0010]②对损伤区域进行打磨修整, 完全去除区域内微裂纹;
[0011]③清理损伤区域, 去除底部疲劳层以及残存的硬面层。
[0012](2)对预处理后的齿轮进行预热, 预热温度250℃~300℃, 历时2h保证工件热透,
并持续保持 温度≥25 0℃;
[0013](3)保持温度≥250℃, 采用一类集约化材料微弧堆焊制备过渡层, 采用Ф0.6~说 明 书 1/4 页
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CN 115041822 A
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专利 应用激光和微弧复合工艺修复多种材料齿面损伤的方法
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