一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法
阅读说明：本技术 一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法 (Wear-resistant alloy laser cladding method for inner hole ) 是由 侯俊明 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于深海采油机械技术领域,尤其是一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法,现提出以下方案,包括内孔激光熔覆枪、激光器、送粉器和熔池,所述内孔激光熔覆枪的输出端设置有同轴送粉熔覆头,且熔池位于同轴送粉熔覆头的正下方,所述送粉器输出端连接有四流分粉器；包括以下步骤：S1：清洁：用丙酮或酒精,擦拭工件表面；S2：放置并预热：将工件放置在内孔激光熔覆枪的正下方,用同轴送粉熔覆头正对着内孔,将工件预热至100～150℃。本发明通过采用特殊改装过的内孔激光熔覆枪头,能够对中小孔径工件内壁进行熔覆堆焊,采用粉末合金的焊材型式,将粉末通过激光熔覆的方式进行内孔的堆焊,熔覆层与基体之间形成良好的冶金结合。(The invention belongs to the technical field of deep sea oil production machinery, in particular to a wear-resistant alloy laser cladding method for an inner hole, and the following scheme is provided, wherein the wear-resistant alloy laser cladding method comprises an inner hole laser cladding gun, a laser, a powder feeder and a molten pool, the output end of the inner hole laser cladding gun is provided with a coaxial powder feeding cladding head, the molten pool is positioned under the coaxial powder feeding cladding head, and the output end of the powder feeder is connected with a four-flow powder distributor; the method comprises the following steps: s1: cleaning: wiping the surface of the workpiece by using acetone or alcohol; s2: placing and preheating: placing a workpiece under an inner hole laser cladding gun, facing the inner hole with a coaxial powder feeding cladding head, and preheating the workpiece to 100-150 ℃. According to the invention, through adopting the specially modified inner hole laser cladding gun head, cladding and surfacing can be carried out on the inner wall of a workpiece with a medium and small aperture, the inner hole is surfaced by adopting a welding material type of powder alloy in a laser cladding mode, and a good metallurgical bonding is formed between the cladding layer and the matrix.)
技术领域
本发明涉及深海采油机械技术领域，尤其涉及一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法。
背景技术
在采矿，深海石油机械领域中，通常应用到很多管道或防磨套，鉴于恶劣的高硫高泥沙高流速工况， 这些产品在使用过程中内壁/腔会受到不同程度的冲刷磨损而影响其使用性能和寿命，因此如何增加管道内壁耐磨性、耐腐蚀性等性能是解决这一问题的关键。
常规的内壁熔覆工艺选择性比较广，如GMAW,FACW,SMAW,SAW,GTAW等堆焊工艺均可满足要求，而在中小直径的管道或产品内壁中(如防磨套，挤压套筒)，受到内腔尺寸和焊材型式的限制，这些焊接方法的设备无法到达内腔进行堆焊熔覆.如Stellite1#6#合金的耐磨熔覆，这类合金焊材硬度很高，能达到≥38,48HRC，焊材型式一般是铸成棒材，所以采用的是手工电弧焊焊条和氩弧焊(SMAW,GTAW)，能够进行熔覆的内径要求至少是300mmX300mmX300mm以上， 而且手工进行这类材质的熔覆堆焊， 加工效率低，难以实现稳定的质量表现，极易出现焊接缺陷，堆焊前工件需要预热至250℃, 焊工工作环境恶劣。
现阶段激光熔覆技术只能熔覆大直径的管道，而对于中小直径的管道，主要是由于熔覆受到空间的限制，激光头难以进入管道中，实现过程复杂，耗费较大，而且常规的激光熔覆加工头激光在相对较远的位置才开始聚焦，加工效率低且很容易损坏保护镜，难以实现良好的加工质量。
发明内容
基于背景技术中提出的对于中小直径的管道，主要是由于熔覆受到空间的限制，激光头难以进入管道中，实现过程复杂，耗费较大，而且常规的激光熔覆加工头激光在相对较远的位置才开始聚焦，加工效率低且很容易损坏保护镜，难以实现良好的加工质量的技术问题，本发明提出了一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法。
本发明提出的一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法，包括内孔激光熔覆枪、激光器、送粉器和熔池，所述内孔激光熔覆枪的输出端设置有同轴送粉熔覆头，且熔池位于同轴送粉熔覆头的正下方，所述送粉器输出端连接有四流分粉器；包括以下步骤：
S1：清洁：用丙酮或酒精，擦拭工件表面；
S2：放置并预热：将工件放置在内孔激光熔覆枪的正下方，用同轴送粉熔覆头正对着内孔，将工件预热至100~150℃；
S3：送粉：送粉器产生送粉气，送粉气将合金粉末经送粉气由同轴送粉熔覆头送至激光器产生的激光束中；
S4：聚焦：在距工件20mm处聚焦， 形成合金熔池，工件根据一定速度移动， 形成轨迹熔池，在工件表面形成熔覆层；
S5：无损检测：PT检测熔覆层表面焊接缺欠状况，UT检测熔覆层内部堆焊质量状况，焊接缺陷如气孔，未熔合，裂纹。
优选地，所述S2中，采用陶瓷电阻或电阻炉的加热方式进行预热。
优选地，所述激光器的激光功率:3KW，激光束：半导体，送粉器的送粉量:40~70g/min，光斑范围为10-20mm，效率为0.65㎡/h-1.25㎡/h，熔覆层厚度为0.5-3m。
优选地，所述激光束的两侧设置有保护气，所述同轴送粉熔覆头的内部形成有粉末流。
优选地，所述四流分粉器将粉末分为四份进入到内孔激光熔覆枪，且内孔激光熔覆枪的两侧分别设置有位置监控仪和测温仪。
优选地，所述内孔激光熔覆枪包括有加长熔覆枪外壁、焊熔覆枪强制水冷构造、耐高温熔覆嘴、深孔延长管、保护气回路管和电缆总成。
优选地，在熔覆结束后，采用保温石棉或者保温炉进行后热保温。
本发明中的有益效果为：
1、该内孔的耐磨合金激光熔覆方法，通过采用特殊改装过的内孔激光熔覆枪头，能够对中小孔径工件内壁进行熔覆堆焊，采用粉末合金的焊材型式，将粉末通过激光熔覆的方式进行内孔的堆焊， 熔覆层与基体之间形成良好的冶金结合，熔覆层组织致密，热影响区小且稀释率低， 熔覆材料选择多样性(鉄基、镍基、钴基、铜基、复合材料等多种合金涂层)，可根据不同的工程需求设计不同的合金比例，以便于有效控制熔覆过程中熔覆层的组织与性能。
2、该内孔的耐磨合金激光熔覆方法，熔覆层与基体之间形成良好的冶金结合，熔覆层组织致密，热影响区小且稀释率低，LBW中小内孔激光堆焊专用焊枪高集成度高稳定性：粉路、气路、水路、光路均集成于管内，解决了中小内径产品内腔熔覆耐磨合金的难题。
3、该内孔的耐磨合金激光熔覆方法，解决了采矿，深海采油石油机械领域中工件在中小内径内表面堆焊耐磨合金， 同时解决深孔兼顾高效率的焊接工艺问题，为国内海洋石油行业设备制造企业，提供工艺参考。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法的原理的结构示意图；
图2为本发明提出的一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法的熔覆堆焊的结构示意图。
图中：1送粉气、2同轴送粉熔覆头、3激光束、4保护气、5粉末流、6熔池、7熔覆层、8激光器、9数控系统、10位置监控仪、11反射镜、12送粉器、13四流分粉器、14内孔激光熔覆枪、15测温仪。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-2，一种内孔的耐磨合金激光熔覆方法，包括内孔激光熔覆枪14、激光器8、送粉器12和熔池6，内孔激光熔覆枪14的输出端设置有同轴送粉熔覆头2，且熔池6位于同轴送粉熔覆头2的正下方，送粉器2输出端连接有四流分粉器13；包括以下步骤：
S1：清洁：用丙酮或酒精，擦拭工件表面；
S2：放置并预热：将工件放置在内孔激光熔覆枪14的正下方，用同轴送粉熔覆头2正对着内孔，将工件预热至100~150℃；
S3：送粉：送粉器12产生送粉气1，送粉气1将合金粉末经送粉气1由同轴送粉熔覆头2送至激光器8产生的激光束3中；
S4：聚焦：在距工件20mm处聚焦， 形成合金熔池，工件根据一定速度移动， 形成轨迹熔池，在工件表面形成熔覆层；
S5：无损检测：PT检测熔覆层表面焊接缺欠状况，UT检测熔覆层内部堆焊质量状况，焊接缺陷如气孔，未熔合，裂纹。
本发明中，S2中，采用陶瓷电阻或电阻炉的加热方式进行预热。
本发明中，激光器8的激光功率:3KW，激光束3：半导体，送粉器12的送粉量:40~70g/min，光斑范围为10-20mm，效率为0.65㎡/h-1.25㎡/h，熔覆层厚度为0.5-3m。
本发明中，激光束3的两侧设置有保护气4，同轴送粉熔覆头2的内部形成有粉末流5。
本发明中，四流分粉器13将粉末分为四份进入到内孔激光熔覆枪14，且内孔激光熔覆枪14的两侧分别设置有位置监控仪10和测温仪15。
本发明中，内孔激光熔覆枪14包括有加长熔覆枪外壁、焊熔覆枪强制水冷构造、耐高温熔覆嘴、深孔延长管、保护气回路管和电缆总成。
本发明中，在熔覆结束后，采用保温石棉或者保温炉进行后热保温。
本发明通过采用特殊改装过的内孔激光熔覆枪头， 能够对中小孔径工件内壁进行熔覆堆焊，采用粉末合金的焊材型式，将粉末通过激光熔覆的方式进行内孔的堆焊， 熔覆层与基体之间形成良好的冶金结合，熔覆层组织致密，热影响区小且稀释率低， 熔覆材料选择多样性(鉄基、镍基、钴基、铜基、复合材料等多种合金涂层)，可根据不同的工程需求设计不同的合金比例，以便于有效控制熔覆过程中熔覆层的组织与性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。