本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)曲軸修復(fù)，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體及修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、內(nèi)燃機(jī)曲軸作為內(nèi)燃機(jī)里的關(guān)鍵零件，堪稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)的“脊柱”，是承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的核心部件，主要由曲軸前端、主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡塊以及曲軸后端構(gòu)成。其主要功能是把活塞連桿組傳遞過(guò)來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而對(duì)外輸出動(dòng)力，還可以驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及各類(lèi)其他附件運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)曲軸的使用周期直接關(guān)乎企業(yè)生產(chǎn)成本，因此急需提升內(nèi)燃機(jī)曲軸使用性能。

2、內(nèi)燃機(jī)曲軸的工作環(huán)境惡劣，受力情況復(fù)雜。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，內(nèi)燃機(jī)曲軸承受氣體壓力、離心力以及慣性力等周期性變化的復(fù)合作用力。鑒于此，在加工制造內(nèi)燃機(jī)曲軸時(shí)，對(duì)其各個(gè)部分的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度，都有著極為嚴(yán)苛的要求，并且內(nèi)燃機(jī)曲軸表面的性能對(duì)其使用壽命起著決定性作用。通過(guò)內(nèi)燃機(jī)曲軸修復(fù)，可以快速恢復(fù)其零部件尺寸，達(dá)到其使用性能要求，而且可以縮短制造周期，降低成本，實(shí)現(xiàn)資源再利用?，F(xiàn)有技術(shù)中修復(fù)內(nèi)燃機(jī)曲軸常用方法是堆焊修復(fù)，但是經(jīng)堆焊后的內(nèi)燃機(jī)曲軸的表面硬度不高，且堆焊工藝的控制難度較大，修復(fù)后的內(nèi)燃機(jī)曲軸投入使用時(shí)，極易出現(xiàn)裂紋、材料脫落等不良狀況。此外，熱噴涂修復(fù)同樣可用于內(nèi)燃機(jī)曲軸的修復(fù)，但是熱噴涂所形成的涂層與內(nèi)燃機(jī)曲軸基材之間的結(jié)合力不強(qiáng)，難以確保修復(fù)后的內(nèi)燃機(jī)曲軸在后續(xù)使用中擁有足夠長(zhǎng)的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體及修復(fù)方法，其目的在于解決背景技術(shù)中所提到的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體，包括以下質(zhì)量百分比的組分：c：0.2～0.6％，cr：3～10％，mo：0.5～2％，ni：0.5～4％，nb：0.2～2％，mn：1～3％，si：1～3％，b：1～3％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3、進(jìn)一步地，不可避免的雜質(zhì)≤5％。

4、進(jìn)一步地，合金粉體的粉末粒度為100-300目。

5、另一方面，本發(fā)明還提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，包括以下步驟：

6、步驟s1：將合金粉體充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，合金粉體包括以下質(zhì)量百分比的組分：c：0.2～0.6％，cr：3～10％，mo：0.5～2％，ni：0.5～4％，nb：0.2～2％，mn：1～3％，si：1～3％，b：1～3％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；

7、步驟s2：確定曲軸的待修復(fù)區(qū)域后，對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磨拋和擦拭；

8、步驟s3：對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行預(yù)熱處理，再采用激光熔覆將合金粉體熔覆在曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面，制備獲得具有若干個(gè)激光熔覆層的曲軸的修復(fù)區(qū)域；

9、步驟s4：對(duì)具有若干個(gè)激光熔覆層的曲軸的修復(fù)區(qū)域進(jìn)行磨削處理，使曲軸的修復(fù)區(qū)域恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)尺寸，最后確定磨削處理后的曲軸的修復(fù)區(qū)域不存在缺陷。

10、進(jìn)一步地，步驟s2中，對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磨拋和擦拭，包括：對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磨拋，去除氧化皮、蝕坑、磨損、變形和裂紋；對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行擦拭，去除金屬磨屑、灰塵和污垢。

11、進(jìn)一步地，步驟s3中，預(yù)熱處理的溫度為180-250℃。

12、進(jìn)一步地，步驟s3中，激光熔覆的工藝參數(shù)為：功率為2-2.5kw，送粉量為10-20g/min，掃描速度為50-150mm/s，光斑直徑為4mm，偏焦參數(shù)為5-8mm，保護(hù)氣體為氬氣，單層熔覆厚度為0.5-2mm。

13、進(jìn)一步地，步驟s4中，最后確定磨削處理后的曲軸的修復(fù)區(qū)域不存在缺陷，包括：對(duì)磨削處理后的曲軸的修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磁粉或著色探傷檢測(cè)，并對(duì)存在裂紋、夾雜或氣孔缺陷的曲軸的修復(fù)區(qū)域，重復(fù)進(jìn)行激光熔覆和磨削處理，至曲軸的修復(fù)區(qū)域不存在裂紋、夾雜或氣孔缺陷。

14、本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

15、(1)、通過(guò)對(duì)激光熔覆修復(fù)合金粉體組分的合理設(shè)計(jì)，制備出晶粒細(xì)小、組織均勻致密、無(wú)裂紋且綜合性能優(yōu)異的激光熔覆層。合金粉體基于fe-cr合金體系進(jìn)行合金成分的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。cr為合金的主要元素，保證材料具有較高的淬透性、耐磨性、耐蝕性、耐高溫氧化等；mo與cr的結(jié)合提高合金的淬透性，并提高熱強(qiáng)性；適當(dāng)加入ni，可使合金韌性及工藝性能改善，降低裂紋產(chǎn)生；適量的nb可以細(xì)化晶粒以減少熔覆過(guò)程中急冷情況下結(jié)晶裂紋，并產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化作用；加入適量的b、si具有脫氧作用，降低合金熔點(diǎn)，較寬的固液相溫度區(qū)間，改善工藝性；一方面，激光熔覆層可以在激光熔覆過(guò)程中的空冷環(huán)境下可自淬火形成馬氏體組織，且晶粒細(xì)小，組織細(xì)化均勻，保證激光熔覆層的高硬度、強(qiáng)度及韌性；另一方面，激光熔覆層可以避免析出富cr、mo、w等的脆性大的δ鐵素體，避免激光熔覆層產(chǎn)生裂紋。

16、(2)、通過(guò)對(duì)激光熔覆修復(fù)工藝參數(shù)的合理設(shè)計(jì)及優(yōu)化，內(nèi)燃機(jī)曲軸經(jīng)過(guò)激光熔覆修復(fù)后，不僅能恢復(fù)原有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，同時(shí)硬度，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，塑韌性等性能也能達(dá)到技術(shù)要求，良好的性能可以降低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的故障隱患，避免冷卻水外溢等問(wèn)題，從而提高內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行效率。并且內(nèi)燃機(jī)曲軸修復(fù)后，可以延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)曲軸的使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)曲軸的損耗，縮短制造周期，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)資源再利用。

技術(shù)特征：

1.一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的組分：c：0.2～0.6％，cr：3～10％，mo：0.5～2％，ni：0.5～4％，nb：0.2～2％，mn：1～3％，si：1～3％，b：1～3％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體，其特征在于：不可避免的雜質(zhì)≤5％。

3.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體，其特征在于：合金粉體的粉末粒度為100-300目。

4.一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于：步驟s2中，對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磨拋和擦拭，包括：對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磨拋，去除氧化皮、蝕坑、磨損、變形和裂紋；對(duì)曲軸的待修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行擦拭，去除金屬磨屑、灰塵和污垢。

6.如權(quán)利要求5所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于：步驟s3中，預(yù)熱處理的溫度為180-250℃。

7.如權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，步驟s3中，激光熔覆的工藝參數(shù)為：功率為2-2.5kw，送粉量為10-20g/min，掃描速度為50-150mm/s，光斑直徑為4mm，偏焦參數(shù)為5-8mm，保護(hù)氣體為氬氣，單層熔覆厚度為0.5-2mm。

8.如權(quán)利要求7所述的一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)方法，其特征在于，步驟s4中，最后確定磨削處理后的曲軸的修復(fù)區(qū)域不存在缺陷，包括：對(duì)磨削處理后的曲軸的修復(fù)區(qū)域的表面進(jìn)行磁粉或著色探傷檢測(cè)，并對(duì)存在裂紋、夾雜或氣孔缺陷的曲軸的修復(fù)區(qū)域，重復(fù)進(jìn)行激光熔覆和磨削處理，至曲軸的修復(fù)區(qū)域不存在裂紋、夾雜或氣孔缺陷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)曲軸修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的激光熔覆修復(fù)合金粉體及修復(fù)方法。本發(fā)明的合金粉體包括以下質(zhì)量百分比的組分：C：0.2～0.6％，Cr：3～10％，Mo：0.5～2％，Ni：0.5～4％，Nb：0.2～2％，Mn：1～3％，Si：1～3％，B：1～3％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的方案，制備出晶粒細(xì)小、組織均勻致密、無(wú)裂紋且綜合性能優(yōu)異的激光熔覆層。合金粉體基于Fe?Cr合金體系進(jìn)行合金成分的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，激光熔覆層在激光熔覆過(guò)程中的空冷環(huán)境下可自淬火形成馬氏體組織，且晶粒細(xì)小，組織細(xì)化均勻，保證高硬度、強(qiáng)度及韌性；激光熔覆層還避免析出富Cr、Mo、W等的脆性大的δ鐵素體，避免激光熔覆層產(chǎn)生裂紋。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧建強(qiáng),徐悅,詹亮政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌職業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15