專利名稱：激光強(qiáng)化齒輪件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光熔覆方法應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法。
背景技術(shù)：
齒輪是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機(jī)械零件。齒輪通過與其它齒狀機(jī)械零件 (如另一齒輪、齒條、蝸桿)傳動，可實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運(yùn)動方向和改變運(yùn)動形 式等功能。其失效方式主要是齒面磨損失效，磨損失效的主要形式為齒表面基體磨損， 輪齒厚度減小，最終導(dǎo)致傳動失效，齒輪使用壽命中止。因此，修復(fù)提高輪齒的表面厚 度和硬度，是延長齒 輪使用壽命的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，以增強(qiáng)輪齒表面 耐磨性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求輪齒厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm ；2)在激光強(qiáng)化設(shè)備上對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描 速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含 有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層并預(yù)留打磨余 量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為48.4% Fe、 0.077% C> 0.85% Si、0.368% Mn、17.02% Cr、24.4% Ni 和 2.68% Mo ；3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。本發(fā)明公開了另一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求齒輪厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm ；2)將齒輪裝入激光強(qiáng)化設(shè)備上，并將齒輪預(yù)熱至400-500°C ；3)對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/ min,送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含有耐磨材料的金 屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層并預(yù)留打磨余量，激光束為 15*2.5寬帶矩形光斑；采用分三層分別進(jìn)行掃描熔覆的方式進(jìn)行熔覆；底層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1% C、0.8% Si、0.5% Mn、 15.2% Cr、8.8% Ni 和 2.68% Mo、余量為 Fe ；中層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1% C、1.2% Si、0.4% Mn、 8.58% Cr、13.5% Ni 和 2.68% Mo、余量為 Fe、面層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.077%C、0.85% Si、0.368% Mn > 17.02% Cr、24.4% Ni、0.8% Ce 和 2.68% Mo、余量為 Fe ；4)熔覆后，在100_200°C進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為30分鐘；
5)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。本發(fā)明的有益效果激光技術(shù)在齒輪表面工程技術(shù)上的應(yīng)用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣環(huán)境下進(jìn)行無污染操作，在廉價(jià)金屬材料表面形成一層硬度高、 無裂紋，且與基體呈冶金結(jié)合的激光強(qiáng)化層，將金屬良好的堅(jiān)韌性和涂層材料的高硬 度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性結(jié)合起來，創(chuàng)新了激光強(qiáng)化層的生產(chǎn)工藝，檢測顯示激光 強(qiáng)化層厚度均勻，硬度分布梯次均勻，說明所選擇的工藝穩(wěn)定、可行，激光熔覆后的齒 輪平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為HRC65;本發(fā)明另一方案采用多層熔覆技術(shù)，底 層的合金粉末與基體粘接性能好，避免了激光強(qiáng)化層與基層的開裂現(xiàn)象，延長了使用壽 命；面層具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能，以進(jìn)一步優(yōu)化了齒輪的性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求輪齒厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm ；2)在激光強(qiáng)化設(shè)備上對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描 速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含 有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層3并預(yù)留打 磨余量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為48.4% Fe、0.077% C> 0.85% Si、0.368% Mn、17.02% Cr、24.4% Ni 和 2.68% Mo ；3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。激光熔覆后的齒輪平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為HRC65。實(shí)施例2—種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求齒輪厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm ；2)將齒輪裝入激光強(qiáng)化設(shè)備上，并將齒輪預(yù)熱至400-500°C ；3)對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/ min,送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含有耐磨材料的金 屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層3并預(yù)留打磨余量，激光束為 15*2.5寬帶矩形光斑；采用分三層分別進(jìn)行掃描熔覆的方式進(jìn)行熔覆；底層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1% C、0.8% Si、0.5% Mn、 15.2% Cr、8.8% Ni 和 2.68% Mo、余量為 Fe ；中層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1% C、1.2% Si、0.4% Mn、 8.58% Cr、13.5% Ni 和 2.68% Mo、余量為 Fe、面層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.077% C、0.85% Si、0.368% Mn> 17.02% Cr、24.4% Ni、0.8% Ce 和 2.68% Mo、余量為 Fe ；4)熔覆后，在100_200°C進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為30分鐘；5)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。激光熔覆后的齒輪平均顯微硬度為HV1000，洛氏硬度為HRC70。
權(quán)利要求
1.一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求輪齒厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm;2)在激光強(qiáng)化設(shè)備上對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速 度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含有 耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層3并預(yù)留打磨余 量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為48.4%Fe、 0.077%C、0.85%Si、0.368%Mn、17.02%Cr、24.4%Ni 和 2.68%Mo ;3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。
2.—種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，其特征在于，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求齒輪厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm;2)將齒輪裝入激光強(qiáng)化設(shè)備上，并將齒輪預(yù)熱至400-50(TC；3)對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/min，送 粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含有耐磨材料的金屬粉末熔 覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層3并預(yù)留打磨余量，激光束為15*2.5寬 帶矩形光斑；采用分三層分別進(jìn)行掃描熔覆的方式進(jìn)行熔覆；底層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1%C、0.8%Si、0.5%Mn、15.2%Cr、 8.8%Ni 和 2.68%Mo、余量為 Fe ；中層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.1%C、1.2%Si、0.4%Mn、8.58%Cr、 13.5%Ni 和 2.68%Mo、余量為 Fe ；面層選用的冶金粉末材料的重量百分比為0.077%C、0.85%Si、0.368%Mn、 17.02%Cr、24.4%Ni、0.8%Ce 禾口 2.68%Mo、余量為 Fe ;4)熔覆后，在100-200°C進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為30分鐘；5)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光強(qiáng)化齒輪件的方法，包括以下步驟1)依照現(xiàn)有技術(shù)加工齒輪件，要求輪齒厚度比設(shè)計(jì)值小1.5mm；2)在激光強(qiáng)化設(shè)備上對齒輪件表面進(jìn)行激光掃描，激光輸出功率為5kw，掃描速度為480mm/min，送粉率為18g/min，在一個(gè)工步中送粉與激光熔覆同步進(jìn)行，將含有耐磨材料的金屬粉末熔覆到齒輪表面，形成熔覆厚度3mm的激光強(qiáng)化層并預(yù)留打磨余量，激光束為15*2.5寬帶矩形光斑；選用的金屬粉末材料的重量百分比為48.4％Fe、0.077％C、0.85％Si、0.368％Mn、17.02％Cr、24.4％Ni和2.68％Mo；3)對激光熔覆后的嚙合面加工至設(shè)計(jì)尺寸。本發(fā)明激光熔覆后的齒輪平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為HRC65，以增強(qiáng)輪齒表面耐磨性。
文檔編號C23C24/10GK102021568SQ20101021819
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者周峰, 李倫實(shí), 李希勇, 杜柏奇, 楊慶東 申請人:山東建能大族激光再制造技術(shù)有限公司