水轮机组转轮耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101994112A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101994112A(43)申请公布日2011.03.30(21)申请号200910013326.7(22)申请日2009.08.24(71)申请人沈阳大陆激光成套设备有限公司地址110136辽宁省沈阳市沈北新区道义经济开发区沈北路29号(72)发明人陶兴启黄旭东廖运生(74)专利代理机构沈阳亚泰专利商标代理有限公司21107代理人韩辉(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称水轮机组转轮耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺(57)摘要一种水轮机组转轮耐磨抗蚀合金涂层的激光熔覆方法，其特点是：首先对水轮机组转轮表面的油污及锈层进行表面清理；然后选择铁基合金粉末，采用激光设备和调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末落在激光熔池内，调节送粉量，在上、下冠面加工表面形成均匀致密的激光熔覆层，其激光熔覆层厚度达到0.2-1.8mm；最后用着色探伤法对转轮上、下冠面加工部位进行检验，要求加工部位无裂纹、气孔等缺陷。本发明的激光熔覆合金涂层均匀、致密，与基体形成牢固的冶金结合并具有优良的耐磨抗蚀性能，可显著提高水轮机组转轮得耐磨抗蚀性能和使用寿命。ACN10942CCNN110199411201994116A权利要求书1/1页1.一种水轮机组转轮耐磨抗蚀合金涂层的激光熔覆工艺，其特征在于包括有以下步骤：(1)水轮机组转轮表面预处理：室温下对转轮上、下冠面加工表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净。用着色探伤法对转轮上、下冠面加工部位进行检验，要求加工部位无裂纹、气孔、夹杂等缺陷；(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调节选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的化学成份按重量百分比为：C：0.08％、Cr：16％、Ni：3％、Mo：1％、Si：1％、N：0.8％、Nb：0.8％、Ta：0.3％、B：0.3％，余量为Fe。调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.2-1.8mm。(3)光束调节选用10*1mm宽带积分镜，并调节离焦量使聚焦激光光斑为矩形，光斑尺寸：长*宽＝(8-10)*(1-1.5)mm(4)耐磨抗蚀涂层激光熔覆选用DL-HL-T5000型CO2激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，高功率聚焦激光束和自动送粉头沿转轮轴向进给，转轮按设定转速旋转，在上、下冠面加工表面形成均匀致密的激光熔覆层。熔覆工艺参数如下：激光功率P＝3500～4500W聚焦矩形光斑尺寸：长*宽＝(8-10)*(1-1.5)mm扫描速度V＝300-600mm/min搭接率40～50％涂层厚度：0.2-1.8mm。(5)熔覆后探伤检验用着色探伤法对转轮上、下冠面加工部位进行检验，要求加工部位无裂纹、气孔等缺陷。2CCNN110199411201994116A说明书1/5页水轮机组转轮耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺技术领域[0001]本发明涉及一种发电设备部件的耐磨抗蚀方法，特别是涉及一种采用激光熔覆技术的制备水轮机组转轮表面耐磨抗蚀合金涂层的工艺，属于IPC国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术领域。背景技术[0002]水轮机组转轮是水轮机组设备中的关键部件。水轮机过流部件的磨损和破坏一直是水电站运行的难治之症。尤其随着环境破坏加剧，泥沙含量增多，水轮机转轮磨损破坏呈加剧趋势。由于这种磨损和破坏使水轮机过流部件的形状和表面发生了变化，从而破坏了水流对表面应有的绕流条件，一方面直接影响机组效率，一方面也成为进一步加剧零件破坏的根源。水轮机转轮磨损破坏的主要原因是泥沙磨损和气蚀联合作用。对水轮机转轮采取防护措施所用的材料必须从两方面着手：一是寻找抗磨蚀性能好的合金材料，二是对过流部位进行表面处理，以提高其抗磨蚀性能。水轮机过流部件用抗磨损材料在相同的磨损作用条件下，材料的各种物理，力学性能和金属的微观组织与金相结构不同时，其抗泥砂和气蚀能力将有很大差别。固溶强化型不锈钢碳钢的抗磨蚀性较低，但其加工性，焊接性和力学性能指标均良好，而且价格便宜，水轮机转轮的母材一般都用它制作，在其上用热喷涂或电刷镀制备各种抗磨复层。由于涂层与基材之间为物理结合，结合力不高，在水轮机组长期工作时经常发生涂层脱落，引起磨损破坏，影响机组效率。其实际使用效果并不明显。[0003]因此，选择适当的制备水轮机组转轮表面耐磨抗蚀合金涂层的工艺，使水轮机组转轮表面的耐磨抗蚀合金涂层与基体结合强度高、耐磨抗蚀性能好、合金涂层的厚度均匀，是当前亟待解决的课题。[0004]激光熔覆技术作为