[机械装备再制造]曲轴再制造耐磨熔覆层工艺参数优化

为了利用等离子喷焊技术对磨损曲轴进行再制造修复,采用正交试验优化等离子喷焊制备耐磨熔覆层的工艺参数。在45钢样件表面制备了Ni60耐磨熔覆层,研究了多因素作用下喷焊电流、喷焊速度和送粉流量对熔覆层显微硬度、磨损体积的影响规律;采用单因素试验对最优工艺参数下制备的熔覆层性能进行了验证与表征,并成功应用到磨损曲轴的再制造修复中。结果表明：在一定范围内,送粉流量是影响熔覆层显微硬度和磨损体积的最显著因素,且随着送粉流量的增加,熔覆层显微组织由柱状晶向树枝晶、等轴晶转变,组织性能得到改善,显微硬度和耐磨性也显著提升;最优工艺参数为喷焊电流100A,喷焊速度70mm/min,送粉流量22g/min;使用最优工艺参数再制造修复的曲轴主轴颈表面质量良好。     

关于钩缓装置激光修复的工艺参数的研究

本文利用Laserline LDF4000-100型激光器在40Cr钢板上制备8620合金涂层,以熔覆层截面形貌质量作为指标,优化工艺参数,并研究了工艺参数对显微硬度的影响。结果表明,当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%作为工艺参数进行单道熔覆时,可以获得结合强度较高、表面成型良好的熔覆层;当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%、搭接率60%作为工艺参数进行多道熔覆时,可以获得焊道熔深合适、熔合良好的熔覆层。在一定参数范围内,激光功率增加可以导致熔覆层显微硬度下降,而扫描速度和送粉率增加则可以增加熔覆层显微硬度。     

基于微束等离子熔覆技术的电动机轴颈修复工艺

用微束等离子弧热源在磨损表面制备了NiCrBSi熔覆层,实现了大磨损量的电动机轴颈的修复。为了表征修复效果,对熔覆层的微观组织、显微硬度和相对耐磨性进行了测试,结果表明,其微观组织多为等轴晶,在结合面位置有少量的枝晶,熔覆层且和基体结合比较紧密,界面分明,形成了较好的冶金结合。熔覆层的显微硬度较高,表明微束等离子熔覆技术可实现大磨损量轴颈的修复,修复表面组织细密、硬度较高,且具有较高的耐磨性。     

制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明：在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm³,小于原始制动盘(10.011 mm³),耐磨性能得到提高。     

H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末的工艺研究

为探究H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末试验中工艺参数对熔覆层表面硬度和几何尺寸的影响规律并得出最佳工艺参数,试验对不同数值的激光功率、扫描速度和送粉电压所得单道熔覆层进行了表面硬度测量、显微组织观察和显微硬度测量等分析。结果表明,当扫描速度和送粉电压一定时,激光功率增加会使得熔池深度和熔覆层厚度增加,表面硬度则会先增加后降低;当扫描速度和激光功率一定时,送粉电压增加会使得熔池深度和熔覆层高度变化,表面硬度则先增加后降低。通过对峰值对应的熔覆层进行金相组织观察发现,熔覆层晶粒细小且排列紧密,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层截面显微硬度分布表明,其熔覆层的平均显微硬度明显高于基体。     

K418高温合金多层多道激光熔覆工艺研究

为修复某型涡轮导向器损伤叶片,在K418高温合金基底上自配粉末进行了多层多道激光熔覆试验,优化了工艺参数,分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的硬度,研究了激光熔覆修复某型涡轮导向器损伤叶片工艺的可行性。结果表明,当激光功率为730W,保护气流1．5L／min,扫描速度为8mm／s,搭接系数为50％时,可获得宏观和微观上均没有缺陷的熔覆层;熔覆层区组织由柱状枝晶与等轴晶组成,工艺参数影响晶粒大小;激光熔覆层平均显微硬度值为415HV;通过优化工艺参数可达到修复和强化叶片的目的。     

曲轴轴颈损伤表面的激光熔覆再制造修复研究

要对发动机曲轴的激光熔覆进行再制造修复,可以在曲轴材料钢样板表面制备铁基激光熔覆层方面应用激光熔覆技术,结合熔覆层自身的性能,通过光学显微镜和显微硬度计实施熔覆层金相组织观察和硬度测试工作。相关试验结果表明,熔覆层和基体之间结合性能极佳,熔覆层硬度是基体硬度的3倍左右。同时,要使曲轴基于绕主轴径旋转现状下实施多拐曲轴连杆轴径激光熔覆作业,需要掌握好连杆轴径表面获取连续均匀熔覆层应当符合的基本要点,在满足基本要求的同时,提出激光束和转动轴径的运动轨迹以及相对速度之间的关系模型,并采取试验方式验证轨迹模型的可行性。     

Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

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。     

增材制造成形方向对冲蚀磨损性能的影响*

增材制造的零部件由于逐层制造而具有各向异性,为研究成形方向对冲蚀磨损性能的影响,采用激光同轴送粉工艺制备逐层堆积的铁基合金熔覆层,并对其显微硬度、金相组织、微观组织及冲蚀后表面形貌进行分析。水平表面(XY)、横截面(YZ)和纵截面(XZ)的显微观察表明:各方向的微观组织结构与热流方向、熔合线密切相关,进而显著影响了细晶区的分布和数量;堆积熔覆层水平上表面的平均显微硬度最大,横截面的平均显微硬度次之,纵截面的平均显微硬度最低;由于冲蚀过程中的加工硬化,弱化了各成形方向之间冲蚀磨损性能的差异,进而导致各成形方向上相似的冲蚀磨损形貌。冲蚀磨损试验表明,堆积熔覆层的冲蚀机制以微切削和犁削为主,堆积熔覆层水平表面的抗冲蚀磨损性能最好,纵截面的抗冲蚀磨损性能最差。     

PCA-TOPSIS法在激光熔覆工艺参数优化中的应用

为了改善H13钢抗疲劳磨损性能,利用4kW光纤激光器在H13钢表面激光熔覆Ni60A合金涂层。利用正交试验分析各工艺参数对熔池尺寸的影响。运用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微组织形貌,通过显微硬度计测试涂层截面的显微硬度分布。依据单道熔覆层的熔池尺寸,采用PCA-TOPSIS法作为评价方法。以熔宽最大、熔深和熔高最小为优化目标,得出最佳工艺参数为激光功率(P)2.2kW,扫描速度(V)20mm/s,送粉率(F)26.42g/min。该工艺参数下的熔覆层与基体呈现良好的冶金结合、无气孔裂纹等缺陷,熔覆层截面显微硬度平均高达800HV,是基体的(3~4)倍。     

激光重熔对镍基碳化钨涂层性能的影响

为了进一步提高自熔性镍基碳化钨涂层综合性能,利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统进行重熔实验,激光重熔工艺参数为:离焦量3mm、扫描速度2mm/s、送粉电压8V和激光功率1200W,使用洛氏硬度计、蔡司高级金相显微镜和显微硬度计分析激光重熔后熔覆层硬度及组织的影响。结果表明:通过激光重熔后,熔覆层组织致密均匀,熔覆层中上部分组织晶粒细小,晶粒得到了细化,沿熔覆层与基体交界处晶粒向外延生且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;熔覆层硬度得到提高,显微硬度分布均匀并且与基体相比提高约3倍。激光重熔可以改善镍基碳化钨涂层的微观形貌,提高其机械性能。优化工艺参数:激光功率1300W、重熔功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压8V。     

工艺参数对Cr12MoV表面激光熔覆M2高速钢高硬度涂层的影响

为增强轧辊表面硬度以提升轧辊工作寿命，采用1 kW光纤激光器在Cr12MoV表面制备M2高速钢熔覆层，探索最优激光工艺参数。通过着色探伤剂、X射线衍射仪及显微硬度仪，对不同激光功率和扫描速度下的熔覆层显微组织、成分、物相、硬度进行检测分析。结果表明：激光功率对熔覆层表面成形质量影响较大，扫描速度对其影响不明显；随激光功率增加，熔覆层表面平整度增强，裂纹数量降低，熔覆层组织成分分布越均匀，晶界偏析现象减弱，枝晶组织逐渐粗大，熔覆层显微硬度降低；熔覆层主要由Martensite、Austensite、Fe-Cr、MC、M2C相组成，熔覆层内的组织主要是树枝晶和胞状晶，MC、M2C等硬质相弥散分布在组织内；激光功率为1 000 W，扫描速度为180 mm/min时，熔覆层表面无裂纹，最大显微硬度为1 092HV0.2，是基体的2.63倍，满足工业性能需求。     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

SiC增强Ni35合金激光熔覆层的组织和性能

在45钢表面、不同激光功率(1000～1400 W)和扫描速度(6～10 mm·s-1)下激光熔覆质量分数20％SiC增强Ni35合金熔覆层,根据熔覆层宏观形貌确定最佳工艺参数,研究了最佳参数下熔覆层的组织和性能.结果表明:该激光熔覆层的最佳工艺参数为激光功率1000 W、扫描速度8 mm·s-1,该参数下熔覆层的组织为树枝晶和等轴晶,物相包括SiC、Ni4 B3、CrB、Ni2 Si和FeSi等硬质相;熔覆层的硬度约为45钢基体的3.5倍,在熔覆过程中激光淬火作用下热影响区的硬度高于基体的;熔覆层的磨损质量损失均明显小于基体的,且磨损质量损失随磨损时间延长的增幅较小,说明熔覆层耐磨性能较好;熔覆层磨损60 min时的磨损方式主要为黏着磨损,磨损120 min时为磨粒磨损.     

TC4钛合金单道激光熔覆的工艺研究

为了得到TC4(Ti-6Al-4V)钛合金单道激光熔覆的最佳工艺参数组合,在TC4钛合金表面熔覆Ni60A粉末。采用IPG光纤激光器和同轴送粉系统进行激光熔覆实验,找出激光功率、送粉电压和扫描速度对熔覆层外观几何尺寸的影响规律以及对表面硬度、显微硬度和微观组织质量的影响,通过相互分析对比,找到一组最佳的工艺参数组合。当激光功率500W、送粉电压12V、扫描速度2mm/s时,得到的单道熔覆层外观形貌平整,表面硬度和显微硬度最高,并实现了良好的冶金结合。     

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。     

基于激光熔覆的绿色再制造技术研究

为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6 kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成.以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色再制造工艺技术进行研究.通过研究分析激光功率、熔覆速度、送粉量、熔覆间距等主要参数对熔覆层高度、宽度和熔覆层质量等的影响情况,获得了轴类零件激光修复的最佳工艺参数组合,实现基于激光熔覆的绿色再制造技术在生产实践中的应用.     

核阀零件激光熔覆层耐磨抗蚀性能对比研究

研究在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢核阀零件上分别采用激光熔覆和等离子喷焊２种工艺形成的涂层对耐摩擦磨损与抗腐蚀性能的影响。使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对预置于阀门零件基体上的Ｃｏ基自熔合金粉末进行熔覆加工,得到的熔层与等离子焊层相比,激光熔覆层缺陷率低,被机体稀释率更小,成品率更高,其组织致密均匀、晶粒细小、熔层硬度与强韧性更高。性能试验证明激光熔覆层有更好的耐摩擦磨损和抗腐蚀性能。     

镍基自熔合金激光熔覆层和喷焊层的组织与性能对比

对Ni60镍基自熔合金激光熔覆层和喷焊层的表面形貌、显微组织、硬度和耐腐蚀性能等进行了对比分析。结果表明:激光熔覆层的表面成型性比喷焊层的好;大部分激光熔覆层组织处于非平衡、亚结晶状态,且具有强、韧两相微观结构特征;喷焊层组织中富含碳化物等硬质相;激光熔覆层和喷焊层与基体均能形成冶金结合;喷焊层的平均硬度比激光熔覆层的高,但其分布并不均匀;激光熔覆层的耐腐蚀性能优于喷焊层的。