激光熔覆技术的工艺过程及应用

激光熔覆技术是一种材料表面改性处理的新技术,具有广阔的应用前景。本文首先介绍了激光熔覆层的成形状况,对熔池成分的均匀化机理进行了分析,针对熔覆层容易产生裂纹的缺陷,从技术层面提出了解决和缓解的办法。阐述了激光熔覆工艺过程中合金粉末和保护气体的选择原则、合金粉末的供给方式、激光工艺参数的预定以及合金粉末和激光工艺参数的优化流程。简述了激光熔覆技术在零件表面修复、汽车、航空航天和生物医学等领域的应用状况,最后指出激光熔覆技术在今后进一步的研究重点。     

超高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

超高速激光熔覆技术与传统激光熔覆有所不同,可大幅提高熔覆效率,制备无缺陷的均匀薄涂层.为研究超高速激光熔覆主要工艺参数对熔覆层组织与性能的影响,采用超高速激光熔覆技术,分别以不同激光功率、熔覆速度、熔覆道间距在9Cr2Mo钢基体表面制备M2高速钢涂层,对熔覆层微观组织及力学性能进行表征.结果表明:熔覆层以细小等轴晶为主...     

表面熔覆铝合金疲劳性能的影响因素

对铝合金试样表面进行激光熔覆处理，分析激光熔覆层的显微组织，并对熔覆试样和基材试样进行疲劳寿命对比实验。结果表明，表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能，在99％可靠度的前提下，熔覆试样的安全寿命约为基材试样的27％。其主要影响因素有，熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。     

激光能量密度及路径对熔覆层成形性的影响

采用同步送粉式激光熔覆在Q345钢基体上熔覆一层Fe-Cr-B合金熔覆层,研究了熔覆层表面的宏观形貌,采用着色探伤剂对熔覆层表面进行了着色探伤,统计了熔覆层表面的裂纹信息,讨论了激光能量密度、激光熔覆路径及熔覆层表面宏观形貌三者之间的关联性,获得了Fe-Cr-B合金粉末激光熔覆的最佳激光熔覆工艺参数.     

基于激光熔覆技术的单体液压支柱试验研究

单体液压支柱在井下常常受到腐蚀、磨损等影响,为了提高其性能,采用激光熔覆技术手段,在基体表面熔覆一层合金粉。运用实验方法分别对激光熔覆后的熔覆层性能进行分析,得出如下结论:熔覆层和基体间结晶效果良好,无孔隙和裂纹等缺陷;硬度高于基体本身硬度;凝固状态良好,具有良好的耐磨性和显著的抗腐蚀性。通过激光熔覆技术显著改善了矿井单体液压支柱性能,确保了工作面安全生产。     

铜合金表面激光熔覆研究现状

为了提高铜合金的表面耐磨性能,激光熔覆技术已被用于铜合金的表面处理;总结了铜合金表面激光熔覆的特点,评述了铜合金表面熔覆材料体系的研究现状和激光熔覆技术工艺,分析了熔覆层的表面性能,阐明了铜合金表面激光熔覆存在的主要问题和相应改进途径,并提出了今后的研究方向。     

激光熔覆多元复合硬质合金的覆层结构研究

采用激光熔覆的方法在55Si2Mn弹簧钢表面制备了Co基WC—TiC—TaC多元复合熔覆层，用扫描电镜(SEM)和电子探针分析了呈波纹表面的激光熔覆层的组织特性，发现由于各硬质合金物性的差别，熔覆区中出现亚-层结构，研究表明熔覆区中的亚层结构是形成熔覆层中裂纹缺陷的主要原因。提出了通过电磁搅拌控制硬质相在熔覆层中分布，以提高熔覆涂层质量的理论构想。     

激光熔覆裂纹产生机理及控制方法分析

激光熔覆是利用激光辐射使熔覆材料和基体表面同时熔化并快速凝固、从而显著改善基体材料物理性能的一种新的工艺方法。熔覆工艺的选择不当会使熔覆层产生裂纹,降低熔覆制件抗疲劳的能力。本文研究了高能激光束和材料的作用特点以及熔覆层的应力类型,分析了熔覆层裂纹的形成机理,建立了热应力的计算模型,从熔覆材料和基体材料的选择、数值模拟技术预测以及利用熔覆层应力的作用特点改进熔覆工艺三个方面阐述了裂纹的影响因素和控制方法。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

基于逆向工程的激光熔覆搭接率的确定

在多道搭接激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末试验中,借助逆向工程技术提取单道中最佳工艺参数的几何外形点云数据,利用Geomagic Studio对点云数据过滤、平滑等处理后拟合,得到单道三维数字化模型并根据等面积法确定激光熔覆时多道搭接率。利用IPG光纤激光器(YLR-3000)加工系统进行激光熔覆实验,洛氏硬度机(HR-150DT)和蔡司高级金相显微镜对熔覆层测量分析,结果表明:熔覆层宏观表面相对平整光滑,洛氏硬度明显高于基体(HRC:22);熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固,熔覆层中上部分组织晶粒细小,表面机械性能得到提升。研究表明,基于逆向工程技术确定多道激光熔覆搭接率是可行的。     

熔覆材料对高速钢刀具激光熔覆断屑台裂纹及硬度的影响

应用激光粉末熔覆技术,在高速钢车刀的前刀面上制备出断屑台。通过切削实验,对比普通高速钢车刀和含激光熔覆断屑台车刀的断屑效果,观察激光粉末熔覆断屑台的金相组织和形貌,测试激光粉末熔覆断屑台的热膨胀系数、物相和显微硬度。研究结果表明：具有激光熔覆断屑台的高速钢车刀,在切削过程中能够减小切屑的卷曲半径,从而使切屑更容易折断,实现有效断屑。用M2/WC-12Co粉末制作激光熔覆断屑台,能够实现激光熔覆层与高速钢基体的良好冶金结合,熔覆层无熔覆裂纹缺陷,熔覆层的硬度与高速钢车刀基体相近。M2/WC-12Co激光熔覆粉末适于制作高速钢刀具的激光熔覆断屑台。     

浅谈激光熔覆技术研究进展

激光熔覆是一种新的表面改性技术,利用高能密度的激光束使基材表面的熔覆材料与薄层一起熔凝,形成冶金结合的添料熔覆层.综述了国内激光熔覆技术的研究状况,概括性地分析了激光熔覆技术研究热点,比如直接制造技术和激光修复技术的优点和面临的问题,并总结对比了钢基体和铝合金基体的激光熔覆常用工艺参数.由于激光熔覆的高成本限制了激光熔...     

矿用扁平链激光熔覆分层轨迹的研究

为了实现矿用扁平链的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在扁平链表面制备铁基激光熔覆层,对熔覆层分层轨迹进行研究。首先通过3维扫描技术获取磨损链的3维点云数据,应用逆向工程和CATIA软件求取磨损部位的缺损模型,利用MATLAB软件进行分层算法仿真,根据求取的最佳熔覆方向与层厚进行熔覆试验。结果表面,熔覆层与基体结合良好,熔覆层硬度明显高于基体硬度,验证了分层算法的有效性,为同类型材料或链式结构的再制造修复提供参考依据。     

Ti6Al4V激光熔覆材料合金体系与熔覆工艺研究

在Ti6A14V合金表面进行了TiC、Ti 33％TiC、纯Ti粉多种材料体系的激光熔覆试验研究，获得了表面质量较好的激光熔覆层。通过对不同材料熔覆层宏观质量的对比分析，选择出了适宜的熔覆材料体系和激光熔覆工艺参数。     

激光熔覆修复45#钢模具的组织及性能研究

目的利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末修复45#钢模具磨破损区域。方法采用两种方法对磨破损区域进行修复,洛氏硬度机(HR-150DT)、显微硬度计(HVS-1000)和蔡司高级金相显微镜对熔覆熔覆层的表面硬度、金相组织和显微硬度分析对比。结果,在同一工艺参数(激光功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压7V)下,磨破损区域选择环状进行修复较好,熔覆层宏观表面相对平整光滑,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.5倍;熔覆层微观组织分析可知:熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部分组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高约3倍。结论利用激光熔覆技术修复模具磨破损区域具有应用价值。     

超声辅助激光熔覆技术研究现状

激光熔覆技术是集光学、机械学、冶金学、计算机学等为一体的新兴材料表面改性与零件加工技术,广泛应用于复杂零件的修复和直接制造,应用前景广阔。由于激光熔覆技术快热速冷的特点,易产生变形开裂和气孔夹杂等问题,而采用超声辅助激光熔覆技术可显著改善熔覆质量,因此超声辅助激光熔覆成为国内外研究的热点。本文综述国内外学者对于超声辅助激光熔覆作用机理的研究进展,在简要介绍超声辅助激光熔覆技术工作原理和技术特点的基础上,阐述了超声振动引起的空化效应、声流效应、机械效应等非线性效应对均化激光熔覆层材料、细化晶粒、抑制裂纹和改善熔覆层性能的作用机制,讨论超声最优施振方式,并对其发展和应用进行展望。     

纯Cr粉末激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末，采用多道搭接技术实现了大面积激光熔覆，利用预热技术有效地消除熔覆层的裂纹。试验结果表明，获得了激光熔覆的最佳工艺参数，激光熔覆层均匀连续，无宏观气孔和裂纹，激光熔覆层与基体发生了冶金结合。熔覆层组织紧密，细化了晶粒和组织结构，硬度和耐磨损性能较高。     

微锻造作用下激光熔覆实验研究与建模分析

激光熔覆是利用高能束激光热源辐射熔覆层和基材表面,使之熔化并迅速凝固,从而显著改善基材性能的一种新的工艺方法.由于熔覆层和基材的物理特性不一样,激光熔覆过程中必然产生热应力,其形态表现为拉应力.熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹,严重影响了试件的质量.通过实验与建模,分析了熔覆层的应力类型,阐明了裂纹的形成机理,同时对试件进行预热和对熔覆层作微锻造处理,从机理和数学模型两个方面,论证了对熔覆层进行微锻造可以减少或消除熔覆层的拉应力,控制裂纹的产生.     

高频微锻造对激光熔覆CoNiCrWC复合涂层开裂行为的影响

选用5kW横流CWCO2激光器,以熔覆CoNiCrWC复合涂层为研究,通过自制的微锻造机构,在激光熔覆的同时进行高频微锻造作用熔覆层。利用金相显微镜观察涂层裂纹形貌,SEM观察微锻造对激光熔凝层表面组织及开裂行为的影响。结果表明:高频微锻造可使激光熔覆表面合金层产生塑性变形,激光熔覆层特有的明显而规则枝状结晶组织被锻碎,激光熔覆层的开裂行为明显好转。     

激光熔覆修复轴颈过程中气孔与裂纹研究

采用激光熔覆对电厂转动设备轴颈磨损进行修复,熔覆层常出现气孔和裂纹缺陷,影响修复质量。通过分析总结激光熔覆层气孔和裂纹产生的机理和类型;提出了减少和控制熔覆层气孔和裂纹产生的措施,从而有效改善激光熔覆层强度,提高轴颈修复质量。