磨损轴面激光熔覆过程的数值模拟及试验

为了避免激光熔覆过程产生微裂纹缺陷,对磨损轴面激光熔覆过程的热力耦合问题进行研究。根据磨损轴面激光熔覆试验建立其非线性瞬态分析数学模型,并引入有序网格离散算法进行轴面激光熔覆有限元建模,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)和单元生死法编程实现金属粉末圆周堆积的瞬态热-力循环及其耦合问题求解,获得了熔覆过程的三维温度和热应力分布规律。结果表明,熔池的温度梯度较大且光斑中心靠后位置的温度最高(2035.99℃),各节点瞬时温度衰变规律具有相似性和时间滞后性;热应力与温度梯度对应,冷却后的应力(约279 MPa)集中于热影响区(HAZ)且靠近覆层材料边沿侧,这与试验获得的激光熔覆残余应力基本吻合,可用于优化损伤轴面激光熔覆工艺及质量。     

激光熔覆工艺参数对铁基双层涂层组织和残余应力的影响

针对激光熔覆过程中剧烈的温度场变化伴随着应力、应变演化,进而导致零件具有高裂纹敏感性的问题,对不同激光扫描路径及工艺参数下残余应力演变规律进行研究。采用激光熔覆在Q345钢上制备了Fe基双层多道涂层,并以X射线衍射法结合电化学腐蚀剥层法测量沿涂层深度方向的残余应力分布,探究激光扫描路径、功率以及扫描速度对涂层显微组织和应力分布的影响。结果表明：涂层表面和内部为残余压应力,在涂层基体熔合线处残余应力发生突变,热影响区表现为残余拉应力;激光熔覆工艺对涂层残余应力的大小和分布规律有显著影响,当激光扫描路径为轮廓偏置式、激光功率为1.8 kW、扫描速度为0.02 m/s时,涂层具有最优的残余应力分布和成形质量;残余应力的产生主要与激光束对熔池的冲击作用以及熔覆层的非平衡凝固特性有关。     

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。     

齿面激光熔覆修复工艺及缺陷分析

齿轮是最常用的机械零件之一,其制造成本较高,在工程中常因各种失效而致报废。采用激光熔覆技术对齿面进行单道、多层、多道搭接烧结实验,获得了表面平整、外形规则并形成冶金结合的修复层。分析了熔覆层中产生的裂纹、气孔、齿顶塌陷、表面粗糙等缺陷的原因,并提出了解决这些问题的方法。     

齿面激光熔覆技术研究

研究齿轮齿面激光熔覆粉末合金的工艺、显微硬度分布、熔覆层及过渡层等的金相组织及性能。结果表明,采用合适的合金粉末及激光熔覆工艺能够获得与基体呈冶金结合、无裂纹的熔覆层,显微硬度明显高于基体,且在熔覆的同时轮齿反面得到了淬硬。经齿轮试验机对比试验,齿轮齿面经激光熔覆后承受接触应力性能明显高于调质齿轮,可与高频表面淬火、渗氮处理的齿轮相媲美。     

截止阀密封面激光熔覆强化

采用激光熔覆工艺对截止阀密封面进行强化，比堆焊或喷焊工艺强化，在表面质量，显微组织，硬度与耐磨性，成品率和生产率等方面都有明显的改善，激光束的非接触柔性和加工特点，更适合截止阀座密封面的强化。     

增压泵轴磨损表面的激光熔覆修复

利用激光熔覆技术对增压泵轴进行修复,通过制定合理的工艺路线和参数,实现了无裂纹熔覆,并且其尺寸精度达到了使用要求。     

风机主轴轴颈的激光熔覆修复试验研究

为了使修复材料熔覆层力学性能满足原风机主轴材料的性能,本文研究了与修复主轴母材同化学成分的合金粉末的激光熔覆修复技术.通过试验研究和修复实践证明了该技术方法具有可行性.     

激光熔覆温度场的研究现状

介绍了国内外激光熔覆温度场的计算研究现状，分析了各种计算模型，找出了模型的不足之处，为今后正确模型的提出提供了一定的理论参考。     

激光熔覆修复挤压模具技术研究

研究了一种激光熔覆修复挤压模具技术,其特点是采用激光熔覆的方法和专用铁基碳化钨合金粉末对模具的破损部位进行修复。应用本技术对破损的H13钢铝型材挤压模具进行了激光熔覆修复,得到了表面较平整与光滑、无气孔与裂纹的金属陶瓷层,大大提高了H13钢铝型材挤压模具的硬度。     

激光熔覆裂纹问题的研究

综述了激光熔覆裂纹研究的现状,系统地描述了激光熔覆裂纹的形成原因及应力分布状态,归纳了目前改善工艺（熔覆工艺参数、预热处理和熔覆后续处理）、设计合金覆层成分（控制B和Si含量、调整或添加合金粉末中的合金元素）和从基体入手来防止裂纹的方法,对解决裂纹问题提出了一些建议。     

齿面的激光熔覆修复工艺

采用激光熔覆技术对齿面进行单道、多层、多道搭接烧结实验,获得了表面平整、外形规则并形成冶金结合的修复层。分析了熔覆层中产生的裂纹、气孔、齿顶塌陷、表面粗糙等缺陷的原因,并提出了解决方法。     

激光熔覆层的熔覆参量与磨损性能的试验分析

探讨了激光熔覆参量、熔覆合金粉末配方及涂层处理工艺对试样的接触疲劳寿命的影响，得到了一些可供使用、参考的资料与数据。     

离焦量对激光熔覆Ni/WC的影响模拟与实验研究

利用ANSYS生死单元技术模拟在冷作模具钢Cr12MoV表面上熔覆Ni/WC粉末时改变离焦量对温度场与熔覆后残余应力的分布情况的影响。通过表面探伤剂、倒置金相显微镜等方式检测对应实验制备出的熔覆层，进一步阐述离焦量对熔覆层质量的影响。结果表明，改变离焦量会影响熔覆时温度场的分布以及熔覆后残余应力，而这些因素决定着制备出熔覆层质量的高低；最大残余应力主要出现在熔覆层与基体间的结合区域的两侧，其值会随着离焦量的增加而增加；当离焦量低于13mm时，熔覆层与基体之间会形成一条较为明显的过渡带，过渡带的产生不仅能够抑制裂纹扩展，还能够保证熔覆层与基材的牢固性。     

激光熔覆IN718合金温度场和应力场数值模拟*

为研究激光熔覆涂层温度场的演变和残余应力的分布规律,在316L不锈钢基板上激光熔覆Inconel718 (IN718) 合金,研究工艺参数对熔覆涂层宏观形貌的影响;基于实验所得工艺参数,利用Simufact Welding有限元软件建立热力耦合模型,通过数值模拟对熔覆过程中的温度场和应力场分布进行分析。结果表明：研究的工艺参数中,激光功率对涂层宽度的影响呈正相关性,送粉量对涂层高度呈较为明显的正相关性,而激光扫描速度对涂层高度呈较为明显的负相关性;熔池前端温度梯度最大,熔池尾部温度梯度较小;熔池峰值温度随着熔覆扫描的进行稳定于2 700 ℃左右;涂层最大残余应力为沿扫描方向上的拉应力,基板残余应力在涂层两侧呈对称分布,且最大残余应力为沿扫描方向的拉应力;残余拉应力是造成激光熔覆过程中基板“翘曲”变形的主要原因;基板与涂层热膨胀系数的差异是影响涂层与基板结合强度的另一原因。研究结果为后续基于实际工业中多层多道激光熔覆的研究奠定基础。     

2050热轧卷筒扇形板激光熔覆修复

设计选用BLA106合金粉末及BLA101合金粉末,利用激光熔覆技术对2050热轧线卷筒扇形板楔块接触面磨损和勾头裂纹进行了修复。BLA106合金粉末激光熔覆后的合金与基体材料通过耐磨性能对比试验表明,BLA106合金比基体材料耐磨性能提高了5倍;BLA101合金粉末激光熔覆后,合金与基体材料通过性能对比试验表明,BLA101合金延伸率比基体材料提高了1倍。BLA106合金粉末可以被应用于扇形板的楔块接触磨损面的修复,BLA101合金粉末可以被应用于勾头裂纹的修补。     

球墨铸铁的激光熔覆研究

常温下采用激光熔覆工艺修复球墨铸铁工件,存在熔覆层裂纹的问题。采用镍基合金能够改善裂纹情况,但基材界面裂纹问题依旧无法得到解决。因此,采用预热+后热的热处理工艺,消除了激光熔覆的裂纹问题,获得良好的熔覆层,恢复了球墨铸铁工件原有尺寸,提高了表面的综合性能,延长工件的使用寿命。     

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.