一种热镀锌衬套的制造方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310206171.5	申请日：	2013.05.29
公开号：	CN104213118A	公开日：	2014.12.17
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C23C 24/10申请日:20130529\|\|\|公开
IPC分类号：	C23C24/10; C22C19/07	主分类号：	C23C24/10
申请人：	沈阳大陆激光柔性制造技术有限公司
发明人：	张春杰; 倪春雷
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
优先权：
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
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内容摘要

本发明涉及一种热镀锌用双金属复合衬套的制造方法，其特点是在复合衬套的基材内孔表面采用激光熔覆成型技术制造具有耐磨损，抗锌液腐蚀功能层的衬套,其步骤为：1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮污物；2）探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷；3）采用特制熔覆合金材料激光熔覆成型；4）检验，不允许有裂纹、气孔、夹杂。本发明为热镀锌衬套的制造提供了一种新的制造方法，并解决了传统方法制造金属复合衬套工艺复杂，结合强度低，组织粗大，热输入量大，对生产技术和设备要求高等问题。

权利要求书

1.  一种热镀锌衬套的制造方法, 其特征在于在一种耐锌液腐蚀的管状基体内孔上采用激光熔覆成型技术熔覆一层或多层耐磨损和耐锌液腐蚀的合金层功能层，最后对功能层表面进行机械加工，使其达到使用条件及要求，其工艺步骤如下：
（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物；
（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷；
（3）激光熔覆成型：
将预先机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将特制熔覆合金材料的送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后进行激光熔覆,其中熔覆过程的工艺参数为：
功率：1800～4000W，焦距：20～150mm，光斑直径：3～10mm，扫描速度：10～30mm/s，预置粉末厚度1.5～3.0mm;
特制熔覆合金材料的合金粉末成分为（质量百分数）：
C：1-2%，Cr：20-30%，W：10-15%，Mo：15-20%，Ni：5-10%，Fe：1-2%，Mn：0.2-1%，Si：1-2%，B：1-2%，Co：余量;
（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂缺陷；
（5）对检验合格的热镀锌衬套的功能层表面进行机械加工。

2.  根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法, 其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）：
C：1%，Cr：20%，W：10%，Mo：15%，Ni：5%，Fe：1%，Mn：0.4%，Si：1%，B：1%，Co：余量。

3.  根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法, 其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）：
C：1.5%，Cr：25%，W：12%，Mo：17%，Ni：7%，Fe：1.5%，Mn：0.7%，Si：1.5%，B：1.5%，Co：余量。

4.  根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法, 其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）：
C：2%，Cr：30%，W：15%，Mo：20%，Ni：10%，Fe：2%，Mn：0.9%，Si：2%，B：2%，Co：余量。

说明书

一种热镀锌衬套的制造方法
技术领域
本发明涉及一种复合衬套的制造方法,特别是涉及一种采用激光熔覆工艺的热镀锌衬套的制造方法。
背景技术
目前由于汽车工业的发展，对镀锌板的质量要求越来越高，但在镀锌板的生产过程中由于熔融锌液的腐蚀作用及较高的带钢速度，使得锌锅中轴套对衬套的内孔磨损腐蚀很严重，通常使用15天左右就会下线，衬套内孔尺寸在直径上会增大6mm以上。而为了达到这个使用周期，最初衬套的制造通常使用耐腐蚀和耐磨损性能较好的钴基合金进行整体铸造，这使得衬套的制造成本很高，同时对资源造成浪费，也对环境造成污染。
为了降低成本，保护环境，目前有很多热镀锌衬套采用双金属复合的方法制造，主要有机械镶嵌，堆焊等方法，但都存在各自的不足。机械镶嵌法是将耐腐蚀耐磨损的轧制合金管镶嵌在耐锌液腐蚀的基体内孔，并采用机械的方式将其固定在基体内壁上，这种方法制造的衬套工艺复杂，并且为非冶金结合，结合强度差，容易因两种材料膨胀系数不同造成合金层分离；等堆焊法是采用氩弧或等离子等方式直接在耐锌液腐蚀的基体的内壁上直接堆焊一层防腐耐磨层，这种方法虽然简化了工艺，结合强度高，但由于热输入量大容易造成合金层组织粗大，热影响区大，变形大等缺点，并且当基体内孔直径较小时，对堆焊设备有一定的限制。
因此,选取一种合适的热镀锌衬套的制造方法及，是目前镀锌行业需要亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，通过大量的试验，提出了一种新的热镀锌衬套的制造方法。本发明采用在预先机加好的耐锌液腐蚀的不锈钢基体上用激光做为热源熔覆更加耐腐蚀，抗磨损的合金功能层，熔覆用的材料选用专门配置的合金粉末或丝材,本发明采用激光熔覆的方法制造的这种多金属复合的热镀锌衬套具有优异的耐磨损和耐锌液腐蚀的性能。能够完全满足热镀锌生产线的使用要求,还可以有效降低衬套的制造成本，简化衬套制造过程中的工艺复杂，避免防腐耐磨合金层分离的现象；同时由于采用高能量密度激光束作为点热源，热输入量小,可避免合金层组织粗大、热影响区宽和容易引起热变形等问题；并且可采用光纤或反射镜等方式将激光源导入内孔，进行小孔径的激光熔覆，不受设备尺寸的限制。
本发明给出的技术方案是：一种热镀锌衬套的制造方法,其特点是在一种耐锌液腐蚀的管状基体内孔上采用激光熔覆成型的方法熔覆一层或多层耐磨损和耐锌液腐蚀的合金层功能层，最后对功能层表面进行机械加工，使其达到使用条件及要求，其工艺步骤如下。
（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。
（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。
（3）激光熔覆成型。
将预先机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将特制熔覆合金材料的送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后进行激光熔覆。
其中熔覆过程的工艺参数为：功率：1800～4000W，焦距：20～150mm，光斑直径：3～10mm，扫描速度：10～30mm/s，预置粉末厚度1.5～3.0mm。特制熔覆合金粉末成分为（质量百分数）：C：1-2%，Cr：20-30%，W：10-15%，Mo：15-20%，Ni：5-10%，Fe：1-2%，Mn：0.2-1%，Si：1-2%，B：1-2%，Co：余量。
（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（5）按要求进行机械加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是。
1.为热镀锌衬套的制造提供了一种全新的制造方法。
2.采用激光熔覆成型工艺制造的双金属复合衬套解决了传统方法制造复合衬套工艺复杂，结合强度低，组织粗大，热输入量大，对生产技术和设备要求高等问题。
附图说明
图1为激光熔覆示意图。
1. 旋转卡盘或工装, 2.激光熔覆层, 3.基材, 4.激光头, 5. 送粉装置, 6.支架, 7.除尘及吸粉装置。
具体实施方式
实施例1   冷轧热镀锌家电板生产线沉没辊衬套的制造。
沉没辊衬套基材为316L。
沉没辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成以质量百分数计为：
C：1%，Cr：20%，W：10%，Mo：15%，Ni：5%，Fe：1%，Mn：0.4%，Si：1%，B：1%，Co：余量。
其具体工艺步骤如下。
（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。
（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。
（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为：功率：1800W，焦距：50mm，光斑直径：3mm，扫描速度：25mm/s，预置粉末厚度1.5mm。
（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（5）按要求进行机械加工。
实施例2   冷轧热镀锌汽车板生产线稳定辊衬套的制造。
稳定辊衬套基材为316L。
稳定辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成以质量百分数计为。
C：1.5%，Cr：25%，W：12%，Mo：17%，Ni：7%，Fe：1.5%，Mn：0.7%，Si：1.5%，B：1.5%，Co：余量。
其具体工艺步骤如下。
（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。
（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。
（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为：功率：2700W，焦距：100mm，光斑直径：6mm，扫描速度：15mm/s，预置粉末厚度2.0mm。
（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（5）按要求进行机械加工。
实施例3   冷轧热镀锌建筑板生产线稳定辊衬套的制造。
稳定辊衬套基材为316L。
稳定辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成以质量百分数计为。
C：2%，Cr：30%，W：15%，Mo：20%，Ni：10%，Fe：2%，Mn：0.9%，Si：2%，B：2%，Co：余量。
其具体工艺步骤如下。
（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。
（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。
（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为：功率：4000W，焦距：150mm，光斑直径：8mm，扫描速度：10mm/s，预置粉末厚度2.5mm。
（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
（5）按要求进行机械加工。

资源描述

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1、10申请公布号CN104213118A43申请公布日20141217CN104213118A21申请号201310206171522申请日20130529C23C24/10200601C22C19/0720060171申请人沈阳大陆激光柔性制造技术有限公司地址110136辽宁省沈阳市沈北新区道义经济开发区沈北路29号72发明人张春杰倪春雷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54发明名称一种热镀锌衬套的制造方法57摘要本发明涉及一种热镀锌用双金属复合衬套的制造方法，其特点是在复合衬套的基材内孔表面采用激光熔覆成型技术制造具有耐磨损，抗锌液腐蚀功能层的衬套,其步骤为1）。

2、清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮污物；2）探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷；3）采用特制熔覆合金材料激光熔覆成型；4）检验，不允许有裂纹、气孔、夹杂。本发明为热镀锌衬套的制造提供了一种新的制造方法，并解决了传统方法制造金属复合衬套工艺复杂，结合强度低，组织粗大，热输入量大，对生产技术和设备要求高等问题。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104213118ACN104213118A1/1页21一种热镀锌衬套的制造方法,其特征在于在一种耐锌液腐蚀的管状基体内孔上采用激光熔覆成型技术熔覆一层。

3、或多层耐磨损和耐锌液腐蚀的合金层功能层，最后对功能层表面进行机械加工，使其达到使用条件及要求，其工艺步骤如下（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物；（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷；（3）激光熔覆成型将预先机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将特制熔覆合金材料的送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后进行激光熔覆,其中熔覆过程的工艺参数为功率18004000W，焦距20150MM，光斑直径310MM，扫描速度1030MM/S，预置粉末厚度1530MM特制熔覆合金材料的。

4、合金粉末成分为（质量百分数）C12，CR2030，W1015，MO1520，NI510，FE12，MN021，SI12，B12，CO余量（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂缺陷；（5）对检验合格的热镀锌衬套的功能层表面进行机械加工。2根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法,其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）C1，CR20，W10，MO15，NI5，FE1，MN04，SI1，B1，CO余量。3根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法,其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）C15，CR25，W12，MO17，NI7，FE15，MN07，。

5、SI15，B15，CO余量。4根据权利要求1所述的一种热镀锌衬套的制造方法,其特征在于优选预置合金粉末成分为（质量百分数）C2，CR30，W15，MO20，NI10，FE2，MN09，SI2，B2，CO余量。权利要求书CN104213118A1/3页3一种热镀锌衬套的制造方法技术领域0001本发明涉及一种复合衬套的制造方法,特别是涉及一种采用激光熔覆工艺的热镀锌衬套的制造方法。背景技术0002目前由于汽车工业的发展，对镀锌板的质量要求越来越高，但在镀锌板的生产过程中由于熔融锌液的腐蚀作用及较高的带钢速度，使得锌锅中轴套对衬套的内孔磨损腐蚀很严重，通常使用15天左右就会下线，衬套内孔尺寸在直径上。

6、会增大6MM以上。而为了达到这个使用周期，最初衬套的制造通常使用耐腐蚀和耐磨损性能较好的钴基合金进行整体铸造，这使得衬套的制造成本很高，同时对资源造成浪费，也对环境造成污染。0003为了降低成本，保护环境，目前有很多热镀锌衬套采用双金属复合的方法制造，主要有机械镶嵌，堆焊等方法，但都存在各自的不足。机械镶嵌法是将耐腐蚀耐磨损的轧制合金管镶嵌在耐锌液腐蚀的基体内孔，并采用机械的方式将其固定在基体内壁上，这种方法制造的衬套工艺复杂，并且为非冶金结合，结合强度差，容易因两种材料膨胀系数不同造成合金层分离；等堆焊法是采用氩弧或等离子等方式直接在耐锌液腐蚀的基体的内壁上直接堆焊一层防腐耐磨层，这种方法虽。

7、然简化了工艺，结合强度高，但由于热输入量大容易造成合金层组织粗大，热影响区大，变形大等缺点，并且当基体内孔直径较小时，对堆焊设备有一定的限制。0004因此,选取一种合适的热镀锌衬套的制造方法及，是目前镀锌行业需要亟待解决的问题。发明内容0005本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，通过大量的试验，提出了一种新的热镀锌衬套的制造方法。本发明采用在预先机加好的耐锌液腐蚀的不锈钢基体上用激光做为热源熔覆更加耐腐蚀，抗磨损的合金功能层，熔覆用的材料选用专门配置的合金粉末或丝材,本发明采用激光熔覆的方法制造的这种多金属复合的热镀锌衬套具有优异的耐磨损和耐锌液腐蚀的性能。能够完全满足热镀锌生产线的使。

8、用要求,还可以有效降低衬套的制造成本，简化衬套制造过程中的工艺复杂，避免防腐耐磨合金层分离的现象；同时由于采用高能量密度激光束作为点热源，热输入量小,可避免合金层组织粗大、热影响区宽和容易引起热变形等问题；并且可采用光纤或反射镜等方式将激光源导入内孔，进行小孔径的激光熔覆，不受设备尺寸的限制。0006本发明给出的技术方案是一种热镀锌衬套的制造方法,其特点是在一种耐锌液腐蚀的管状基体内孔上采用激光熔覆成型的方法熔覆一层或多层耐磨损和耐锌液腐蚀的合金层功能层，最后对功能层表面进行机械加工，使其达到使用条件及要求，其工艺步骤如下。0007（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。说明书CN1。

9、04213118A2/3页40008（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。0009（3）激光熔覆成型。0010将预先机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将特制熔覆合金材料的送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后进行激光熔覆。0011其中熔覆过程的工艺参数为功率18004000W，焦距20150MM，光斑直径310MM，扫描速度1030MM/S，预置粉末厚度1530MM。特制熔覆合金粉末成分为（质量百分数）C12，CR2030，W1015，MO1520，NI510，FE12，MN0。

10、21，SI12，B12，CO余量。0012（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。0013（5）按要求进行机械加工。0014与现有技术相比，本发明的有益效果是。00151为热镀锌衬套的制造提供了一种全新的制造方法。00162采用激光熔覆成型工艺制造的双金属复合衬套解决了传统方法制造复合衬套工艺复杂，结合强度低，组织粗大，热输入量大，对生产技术和设备要求高等问题。附图说明0017图1为激光熔覆示意图。00181旋转卡盘或工装,2激光熔覆层,3基材,4激光头,5送粉装置,6支架,7除尘及吸粉装置。具体实施方式0019实施例1冷轧热镀锌家电板生产线沉没辊衬套的制造。

11、。0020沉没辊衬套基材为316L。0021沉没辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成以质量百分数计为C1，CR20，W10，MO15，NI5，FE1，MN04，SI1，B1，CO余量。0022其具体工艺步骤如下。0023（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。0024（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。0025（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为功率1800W，焦距50MM，光斑直。

12、径3MM，扫描速度25MM/S，预置粉末厚度15MM。0026（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。0027（5）按要求进行机械加工。0028实施例2冷轧热镀锌汽车板生产线稳定辊衬套的制造。0029稳定辊衬套基材为316L。说明书CN104213118A3/3页50030稳定辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成以质量百分数计为。0031C15，CR25，W12，MO17，NI7，FE15，MN07，SI15，B15，CO余量。0032其具体工艺步骤如下。0033（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。0034（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤。

13、、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。0035（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为功率2700W，焦距100MM，光斑直径6MM，扫描速度15MM/S，预置粉末厚度20MM。0036（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。0037（5）按要求进行机械加工。0038实施例3冷轧热镀锌建筑板生产线稳定辊衬套的制造。0039稳定辊衬套基材为316L。0040稳定辊衬套基材表面特制熔覆合金粉末的化学组成。

14、以质量百分数计为。0041C2，CR30，W15，MO20，NI10，FE2，MN09，SI2，B2，CO余量。0042其具体工艺步骤如下。0043（1）清理复合衬套的基材表面的油污、氧化皮等污物。0044（2）探伤，包括着色探伤、X光探伤、超声波探伤、荧光探伤，不允许有裂纹、气孔缺陷。0045（3）将机加好的管状基材在激光加工机床旋转轴上装夹正，然后将激光光源导入管状基材内孔内并调整好激光焦距，同时将送粉量或送丝量调整好，打开除尘及吸粉装置，然后用进行激光熔覆。熔覆过程的工艺参数为功率4000W，焦距150MM，光斑直径8MM，扫描速度10MM/S，预置粉末厚度25MM。0046（4）检验，包括尺寸检验，无损探伤检验，要求不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。0047（5）按要求进行机械加工。说明书CN104213118A1/1页6图1说明书附图CN104213118A。

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