铁路车辆车钩再制造激光表面熔覆温度场有限元分析

激光表面熔覆作为一种再制造技术手段被应用于零件表面的修复和强化.针对以激光表面熔覆为主要工艺的铁路货车易磨损零部件车钩的再制造,以有限元方法模拟熔覆过程中熔覆区和基体的温度场.在研究激光表面熔覆数值模拟的热源模型、相变潜热以及网格划分等相关技术的基础上,模拟分析激光束与圆柱内孔表面不同夹角时,预置式激光熔覆和同步送粉式激光熔覆温度场变化,进行对比.模拟结果符合激光表面熔覆的基本规律,可应用于车钩再制造过程中的激光表面熔覆工艺的预估与设计.     

激光熔覆技术在减速器轴表面再制造中的应用

针对减速器轴表面的磨损失效,为解决检修过程中表面磨损严重难以维修的问题,采用激光熔覆技术对磨损的减速器轴表面进行再制造,研究了激光熔覆对减速器轴表面金相显微组织、硬度、耐磨性、耐腐蚀性的影响。结果表明：磨损的减速器轴经激光熔覆再制造后,表面熔覆层组织细小致密,熔覆层性能明显提升,耐磨性、耐蚀性分别约为减速器轴基材的2.5倍、2倍,激光熔覆技术在减速器轴再制造中具有广阔的应用前景。     

渗碳淬火零件表面激光合金化后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光合金化处理.设计了激光合金化处理的工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的合金化层.研究了渗碳淬火层激光合金化处理后的组织特性和显微硬度.结果表明,预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层的激光合金化能够显著地改善材料组织,显微硬度可达HV0.21150.研究还发现,激光处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究表明,采用合适的材料设计和工艺参数,激光合金化可以有效地强化渗碳淬火零件.进一步为激光熔覆修复渗碳淬火零件提供了基础资料.     

激光再制造技术熔覆工艺设计

介绍了激光再制造技术中的光束模式、表面预处理、熔覆过程、后处理等熔覆工艺种类及选择依据,对送粉方式、预热处理等熔覆工艺方式进行理论和实验研究,为激光再制造技术的熔覆工艺设计提供了依据。     

激光熔覆参数对灰铸铁激光熔覆层裂纹的影响

通过调整激光熔覆工艺参数 ,对灰铸铁激光熔覆层裂纹问题的研究 ,发现表层裂纹率随激光扫描速度或激光功率的增加有最低值。结合激光熔覆工艺参数 ,分析了残余拉伸应力的变化 ,熔覆层树状晶的结晶方向及渗碳体组织长度和粗细程度的改变 ,同时也分析了珠光体的形态及分布与离异共晶的有无 ,解析了不同激光熔覆工艺参数形成不同裂纹率的原因。     

NiCrSiB合金高功率激光送粉熔覆裂纹形成的敏感因素

用 4 5k W高功率激光器对 Ni Cr Si B合金在送粉激光熔覆下裂纹形成的材料成分、熔覆工艺、微观组织等因素进行研究。实验表明 ,裂纹是由于熔覆层中大量的多种硬质相以及硬质相的不良分布形态所造成的高脆性 ,难以承受熔覆过程产生的较大拉应力所致。解决激光熔覆层裂纹问题的主要方向应是从工艺上降低熔覆过程的残余拉应力 ,同时从成分搭配和快速凝固特性上使得 Ni Cr Si B熔覆层微观组织中的硬质强化相细小均匀地弥散析出 ,保证熔覆层的高强度和高塑性     

激光再制造工艺参数的研究

基于大量工艺实验,从激光再制造技术众多工艺参数中提取六个对保障激光熔覆效果和熔覆层质量起关键作用的工艺参数,分别进行了理论和试验研究,给出了每个工艺参数的选取原则,为激光再制造技术的推广应用提供了理论和实验依据。     

激光熔覆再制造复杂轴类零件的轨迹规划

对于复杂轴类零件的激光熔覆再制造,实现轨迹规划及自动编程较为困难。针对这种情况,结合逆向工程与轴类零件再制造的特点,完成了基于非均匀有理B样条（NURBS）曲线的复杂轴类零件表面逆向。提出了面向激光熔覆再制造的NURBS曲线等弧长插补方法并设计了一种基于Romberg求积公式的牛顿迭代数值算法。开发了6自由度关节机器人的轨迹规划及辅助编程程序。对实验零件熔覆层金相组织、厚度、显微硬度进行了测试和分析。结果表明,熔覆层与基体形成冶金结合;熔覆层厚度均匀,在光束最大倾斜至水平夹角42时,熔覆层厚度比最厚处减少0。034 mm;显微硬度明显高于基材。证明了这是一种可靠的激光熔覆再制造方法。     

激光熔覆绿色再制造快速工艺规划技术研究

通过激光熔覆工艺实现金属零部件的再制造,是目前行业内的一个研究热点,但快速工艺规划是其中的一个难点。首先阐述了再制造激光熔覆工艺规划的内容和总体方案,在此基础上探讨了路径规划和工艺参数规划的方法,并最终通过一个试验试件,验证了上述方法。试验结果表明,通过激光熔覆横截面几何特性模型可以实现对激光熔覆工艺的快速规划。     

轧机牌坊激光熔覆再制造及其性能评价

针对磨损与腐蚀失效轧机牌坊现场高性能再制造技术难题,研究了其激光熔覆再制造技术,评价了多种合金熔覆层的抗氧化与耐磨损性能。结果表明,相对轧机牌坊材料25#钢,选取的Fe基、Ni基和Co基3种类型9种熔覆材料均具有优异的抗氧化性能和耐磨损性能。其中,Co1合金熔覆层氧化后表面形成了致密氧化膜,熔覆层的抗氧化性能最佳; 而Co4合金的相对耐磨性最优异,磨损体积最小。最后,采用激光熔覆技术再制造的轧机牌坊在工厂生产中具备更长的使用寿命,再制造技术效果显著。     

高速钢激光相变强化层的耐磨性及刀具的切削性能

研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢激光相变强化层的组织和耐磨性能，并对高速钢刀具的切削性能及失效形式进行了分析讨论．结果表明：高速钢经激光相变强化后组织和性能得到了很大的改善，硬度达１００３Ｈｖ０．１以上，且韧性有显著提高，耐磨性提高了２～８倍．刀具激光相变强化后．寿命提高了３～５倍，是以磨损形式失效的。     

激光熔化沉积γ/NiMo近共晶合金的组织与耐磨性

以Ni-Mo合金粉末为原料,利用激光熔化沉积技术制备出主要由高硬度NiMo金属间化合物和高强韧性镍基固溶体γ组成的γ/NiMo近共晶合金,分析了合金的显微组织并在室温干滑动磨损条件下测试了合金的耐磨性。结果表明,γ/NiMo近共晶合金组织细小、均匀致密;由于NiMo金属间化合物的高硬度与γ的高强韧性配合,合金在两种滑动速度时的磨损量均较低且几乎不随法向载荷的增加而变化,表现出优异的磨损载荷特性,而摩擦系数随法向载荷的增加显著降低,特别是在较高滑动速度时合金反而具有较低的磨损量和摩擦系数。合金在滑动速度0.93 m/s,法向载荷196 N时的磨损量仅为相同条件下淬火45#钢磨损量的1/10。     

回火处理对激光熔覆颗粒增强镍基复合涂层组织及耐磨性的影响

采用优化的激光熔覆工艺在45#钢表面制备了质量良好的颗粒增强多道镍基复合Ni60CuMoW涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等表征手段研究了涂层的显微组织、颗粒相分布和结构特征。根据显微硬度和盘销式干摩擦磨损实验数据,比较了回火处理前后颗粒增强激光熔覆复合涂层的显微硬度分布和耐磨性能,并就热处理对磨损机制的影响进行了分析。结果表明,激光原位制备的颗粒增强镍基复合熔覆涂层经回火处理后,距结合界面0.3～0.8mm区域范围内析出的复合碳化物和硼化物硬质颗粒结构完整、尺寸分布均匀、密度大,与基体相界面呈牢固的冶金结合。回火处理前后涂层熔覆区的显微硬度较基体分别提高了4.9倍和5.8倍;耐磨性较基体分别提高了1.1倍和2.9倍。     

模具半导体激光强韧化工艺研究

为了研究模具材料半导体激光表面强韧化工艺,采用半导体激光表面淬火工艺,进行了7CrSiMnMoV,Cr12MoV,CrMo铸铁等典型模具材料半导体激光淬火的工艺研究,得到了不同模具材料优化的激光工艺参量。结果表明,激光表面淬火后的硬度满足模具材料的使用要求。这一结果为激光模具表面强韧化处理提供了可靠的保障。     

A probabilistic characterization of adhesive wear in metals

Adhesive wear is one of the predominant mechanisms responsible for mechanical component failures that result in a huge economic loss. Adhesive wear has been studied; the deterministic model formulated by Archard is frequently used. However, its parameters, such as material-hardness and wear coefficient show a considerable variation around the nominal value; this variation necessitates a statistical framework for studying the wear law. This paper treats these parameters as probabilistic quantities. Investigation of the model involved an experiment consisting of a pin-on-bushing machine. Load and sliding speed are used as variables while the geometry and material of the friction couple are constant. The generated data are analyzed using simple statistical methods. The randomness of wear and hardness are best modeled by the Weibull distribution, whereas the wear coefficient is modeled by a log normal distribution. Scatter parameters and median life of wear are explored for various velocities as time progresses; the median life characteristics are mathematically modeled. The application of these models in accelerated wear testing is highlighted; accelerating by increasing the speed of operation provides a better extrapolation as compared to using heavier loads     

W6Mo5Cr4V2激光熔覆陶瓷涂层显微组织及性能分析

采用2kW的CO2激光束在W6Mo5Cr4V2高速钢表面熔覆陶瓷层材料,表面会形成三维网络状的陶瓷层,并经过淬火、回火热处理。研究结果表明,高速钢的高强度、高韧性结合高性能的陶瓷层,可形成一个良好的硬化层分布,其最高硬度可达1887HV,其耐磨性比常规淬、回火组织高约(3～7)倍。其高温硬度(红硬性)及回火稳定性均有所提高。     

激光合成Ni85Al15掺杂钨精矿粉合金组织及性能研究

为了提高复合材料的硬度、强度及耐磨性能,采用高能束激光诱发自蔓延原位自生反应合成金属陶瓷颗粒增强复合材料的方法,在过共晶Ni85Al15粉末中添加质量分数为0.01,0.015和0.02的钨精矿粉并压制成坯激光烧结后,得到了烧结合金的X射线衍射和扫描电子显微硬度、磨损测试结果。未添加钨精矿粉时,烧结合金的合成产物主要有NiAl,Ni3Al和Al2O3等相;添加钨精矿粉后,烧结合金产物增加了Ni4W和WO3相;当钨精矿粉的质量分数为0.01时,烧结合金相对密度最高为5.84g/cm3,其孔隙率最低为0.13%,合金硬度最高为325.2HK,磨损率最低为0.27mg/mm2。结果表明,钨精矿粉的加入,能够增加材料的硬度及其耐磨性能,当其质量分数达到0.01时,材料的硬度和材料的耐磨性能最优。     

激光重熔镍基合金火焰喷焊层组织及性能

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析不同激光工艺参数重熔后的Ni基合金火焰喷焊层及其经不同温度回火处理的显微组织和相组成,并进行了显微硬度和耐磨性测定.试验结果表明,重熔喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)固溶体和Cr23C6,Cr7C3,Cr2B,Cr2B,Fe3B,Fe2B等组成,与火焰喷焊层相比,显微组织得到进一步细化,硬度和耐磨性都有较大幅度的提高.在相同工艺条件下,激光扫描速度愈快,显微组织愈敛密、细小,硬度和耐磨性愈好,但重熔喷焊层的熔深较浅;不同激光工艺参数的重熔喷焊层,经不同温度回火后,硬度都得到了进一步的提高;扫描速眨为360 mm/min,经600 C×3 h回火后的重熔喷焊层硬度相比为最高.采用合适的激光重熔处理工艺及随后的热处理,或使Ni基合金火焰喷焊层进一步强化,使用性能得到进一步改善.     

工艺参数对激光重熔等离子喷涂Ni基WC复合涂层影响

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理,研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性提高;随着激光功率的增加,WC颗粒烧损和溶解增多,同时涂层稀释率变大;激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层,但激光功率对其有较大的影响,工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化,从而在涂层中保留较高比例的硬质相,同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强,达到较高的显微硬度和耐磨性能。     

激光功率对铜基粉末冶金摩擦材料微观组织及性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能指标,研究了宽带激光表面改性功率对摩擦材料微观组织及性能的影响.采用扫描电镜、X射线衍射仪对微观组织进行了表征,采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对性能进行了测试.结果表明:在扫描速度150mm/min条件下,当激光功率低于1300W时,α-Cu的相对含量没有太大变动,随着激光功率的增加,摩擦材料中α-Cu聚合体边缘溶解加剧,大块聚合态α-Cu细小化,铜基粉末冶金层密度、硬度逐渐增加,耐磨性增强,摩擦系数提高.当激光功率超过1300W后,α-Cu的相对含量开始减少.α-Cu在有液相存在的条件下开始聚合生长变大.铜基粉末冶金层密度、硬度较快降低,磨损开始加剧,摩擦系数变大.