一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种阀体零件密封面深孔堆焊方法，特别涉及一种采用激光熔覆阀体 密封面的制造方法。
【背景技术】
[0002] 阀体零件深孔底部密封面的堆焊一直是阀体制造企业的难题。目前，国内绝大部 分阀体制造企业均采用电焊条进行人工手弧焊施焊，存在的主要的问题有：1)采用焊条进 行手工电弧深孔堆焊，深孔的孔内充满烟雾，焊工无法观察焊缝成型，完全靠焊工的手感来 操作，常出现成型不良缺陷，焊接工艺的执行过程困难；2)采用焊条手工电弧深孔堆焊，由 于焊条的长度有限而不能连续堆焊，在焊接停止位置常出现弧坑裂纹，且由于操作视线差 而无法补焊，导致深孔底部堆焊层深孔堆焊的焊接质量根本无法保证；3)采用手工电弧深 孔堆焊，焊条药皮的焊渣清理困难，常出现夹渣缺陷；4)由于上述原因，手工电弧深孔堆焊 常出现成型不良、裂纹、夹渣等缺陷，导致焊接质量不稳定，造成产品的合格率很低。阀门制 造企业为了降低成本，将堆焊不合格的产品重新加工后进行多次补焊，导致密封面的阀体 基体组织的性能恶化，这种多次补焊会留下安全隐患。近年来，科技人员进行了深孔底部堆 焊的技术改进，如专利《一种阀体密封面深孔堆焊工艺》（专利申请号 ：201110380548.X)采 用在阀体底部加工工艺孔，采用引风机将焊接烟雾排空，该专利技术可减轻焊接过程中烟 雾导致的可视性差问题。专利《WB36阀体密封面焊接工艺》提出采用堆焊韧性过渡层的两 步法的阀体密封面堆焊工艺，即先堆焊较低硬度的过渡层，然后将过渡层车削加工成平面， 再堆焊硬质密封面，该专利技术可减轻密封面堆焊硬质合金的裂纹问题。通过文献检索，尽 管深孔堆焊有一些技术改进，但由于技术或工艺本身原因还存在局限性，均不能完全解决 上述手工电弧深孔堆焊问题。
[0003] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有更加简易制备性的深孔密封面制造 方法。
【发明内容】
[0004] 有鉴于现有技术的上述问题，本发明的目的是克服现有技术中的不足，提出一种 采用激光熔覆技术的阀门零件深孔密封面堆焊制造方法，具有更加简易制备性的深孔密封 面制造方法，解决了阀体零件深孔密封面堆焊可视性差、裂纹、夹渣等焊接工艺和焊接质量 不稳定的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制 造方法，包括，在阀体上加工深孔，在深孔底部加工沉孔，在阀体底部沉孔位置预置合金粉 末，并向阀体深孔通入保护气体后开始激光熔覆，激光熔覆的激光束的扫描轨迹为螺旋形， 激光熔覆的停止位置在非密封面，避免弧坑裂纹出现在密封面。
[0006] 进一步地，沉孔的孔径等于阀门堆焊合金密封面的设计尺寸。
[0007] 进一步地，在激光熔覆前，阀体需要在热处理炉内进行预热，阀体完成预热后，向 阀体深孔通入保护气体开始激光熔覆，预热温度为300-500 °C。
[0008] 进一步地，通入所述保护气体的时间为2-3分钟。
[0009] 进一步地，通入的保护气体为氩气。
[0010] 进一步地，所述激光束的水平移动速度为0. 08mm/s-0. 15mm/s。
[0011] 进一步地，所述阀体固定在转胎夹具的三爪卡盘上，激光熔覆过程中，所述转胎带 动所述阀体旋转。
[0012] 进一步地，所述转胎的转速为3r/min-10r/min。
[0013] 进一步地，当需要多层激光熔覆时，前一层与后一层的激光扫描轨迹起点不重叠， 需相差45~90°，堆焊层数增加时以此类推。
[0014] 本发明在阀体坯料上加工深孔，在阀体深孔底部密封面位置预置硬质合金粉末， 并向阀体深孔通入保护气体；阀门深孔底部密封面激光熔覆的激光扫描轨迹为螺旋形，激 光熔覆的堆焊收弧位置停留在非密封面，避免弧坑裂纹出现在密封面。采用该制造方法还 具有更加简易的阀门深孔底部密封面制备性和更高效的生产效率。
[0015] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明阀体试样示意图。
[0017] 图2为本发明阀体深孔底部加工沉孔3示意图。
[0018] 图3为本发明阀体预热后在深孔底部预置合金粉末示意图。
[0019] 图4为本发明阀体深孔底部预置合金粉末后的激光熔覆示意图。
[0020] 图5为图4中的A-A剖面图。
[0021] 图6为图4中部件4的局部放大图。
[0022] 图7为本发明阀体激光熔覆后与加工尺寸对比示意图。
[0023] 图8为本发明实施例一中激光熔覆后的实物照片。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对 本发明的限定。
[0025] 本实施例的主要结构如图1~图4所示。如图1所示为阀体样品的零件图，其中 堆焊合金密封面2的直径为φ，厚度为H。如图2所示，将阀体1加工沉孔3,沉孔3的直 径为φ，即为阀体零件堆焊合金密封面2的设计尺寸。将加工好沉孔3的阀体1预热，预 热温度由具体堆焊合金的种类确定。如图3所示，将合金粉末预置在预热后的阀体1的沉 孔3处。如图4所示，放置保护气管，通入保护气2~3分钟后，以螺旋形的轨迹进行激光 熔覆，形成激光熔覆涂层4。
[0026] 实施例一
[0027] 本实施例的阀体激光堆焊工艺方法为，将ICr 18Ni9Ti阀体毛坯加工孔φ 20mm， 孔深180mm。在该阀体深孔孔的底部加工φ 13匪的沉孔，沉孔深为I. 5mm。在加热炉中预 热该阀体至400°C后，将阀体装夹在转胎夹具的的三爪卡盘上，预置Satellite 6钴基合金 粉末后，放置保护气管，通入氩气2分钟。开启转胎夹具和激光，转胎的转速为7r/min，激光 束以0. 12mm/s速度水平移动，连续激光熔覆时间为60s。图8为激光熔覆后的实物照片。
[0028] 实施例二
[0029] 本实施例的阀体激光堆焊工艺方法为，将lCrl8Ni9Ti阀体加工孔φ 35mm,孔深 120mm，在该阀体深孔孔的底部加工φ 20mm的沉孔，孔深为3mm，需要激光熔覆2层。在加热 炉中预热该阀体至400°C后，将阀体装夹在转胎夹具的三爪卡盘上，预置Satellite 6钴基 合金粉末后，放置保护气管，通入氩气2分钟。进行激光熔覆第1层，开启转胎夹具和激光， 转胎的转速为6r/min，激光束以0. lOmm/s速度水平移动，连续激光熔覆时间为85s。进行 激光熔覆第2层，将三爪卡盘松开，阀体转动60°后重新夹紧三爪卡盘，预置合金粉末后， 重复第1层激光熔覆过程。
[0030] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术 方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在于，在阀体上加工深 孔，在所述深孔底部加工沉孔，在所述阀体底部所述沉孔位置预置合金粉末，并向所述阀体 的所述深孔通入保护气体后开始激光熔覆，激光熔覆的激光束的扫描轨迹为螺旋形，激光 熔覆的停止位置在非密封面，避免弧坑裂纹出现在密封面。
2. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，所述沉孔的孔径等于所述阀门堆焊合金密封面的设计尺寸。
3. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，在激光熔覆前，阀体需要在热处理炉内进行预热，阀体完成预热后，向阀体深孔通入保 护气体开始激光熔覆，预热温度为300-500 °C。
4. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，通入所述保护气体的时间为2-3分钟。
5. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，通入的保护气体为氩气。
6. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，所述激光束的水平移动速度为〇. 08mm/s-0. 15mm/s。
7. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征 在于，所述阀体固定在转胎夹具的三爪卡盘上，激光熔覆过程中，所述转胎带动所述阀体旋 转。
8. 如权利要求7所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征在 于，所述转胎的转速为3r/min-10r/min。
9. 如权利要求1所述的一种阀体零件深孔底部密封面激光熔覆的制造方法，其特征 在于，当需要多层激光熔覆时，前一层与后一层的激光扫描轨迹起点不重叠，需相差45~ 90°，堆焊层数增加时以此类推。
【专利摘要】本发明公开了一种基于激光熔覆技术的阀门零件深孔底部密封面堆焊制造方法，在阀体的深孔底部加工沉孔，沉孔的孔径、高度为阀门零件堆焊合金密封面的设计尺寸；阀体坯料激光熔覆前在热处理炉内进行预热；阀体预热后在阀体底部沉孔位置预置合金粉末，并向阀体深孔通入保护气体2～3分钟后开始激光熔覆；激光熔覆的激光扫描轨迹为螺旋形，激光熔覆的激光停止位置在非密封面，避免在密封面上出现弧坑裂纹。当需要多层激光熔覆时，前一层与后一层的激光扫描轨迹起点不重叠，需相差45～90°，堆焊层数增加时以此类推。采用该制造方法具有更加简易的阀门深孔底部密封面制备性和更高效的生产效率。
【IPC分类】B23K26-342, B23K26-12, B23K26-60
【公开号】CN104816093
【申请号】CN201510261005
【发明人】姚成武, 陈源, 聂璞林, 黄坚, 李铸国
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月20日