激光熔覆工艺参数对镍基高温合金成形形貌的影响

激光熔覆成形过程中,工艺参数的选取对熔覆成形质量至关重要,为解决熔覆成形控形难,工艺参数选取,试错实验周期长的问题。采用ANSYS参数化语言APDL建立三维瞬态模型,模拟激光功率、扫描速度、送粉量、光斑直径4个工艺参数对温度和冷却速率的影响,优选出成形质量良好的工艺参数。结合3组实验结果,熔覆层的宽、高、深尺寸及晶相显微组织验证数值模拟的可行性。结果表明：模拟得出的最佳工艺参数为激光功率1400W,扫描速度10mm/s,送粉量1.8r/min,光斑直径2mm。熔覆层的宽、高、深数值模拟尺寸与实验结果一致,且优选的工艺参数成形质量优于对照组的成形质量,这为IN718镍基高温合金激光熔覆成形控形问题提供了很强的参考价值。     

超高速激光熔覆Fe-Cr-B基耐磨涂层工艺优化及性能研究

使用超高速激光熔覆在45钢表面制备了Fe-Cr-B基耐磨涂层。采用正交实验研究了激光功率、扫描速度和送粉速度对单道熔覆层宽高比和裂纹的影响，并研究了搭接率对熔覆层表面质量的影响。结果表明，适宜的工艺参数为：激光功率2 300 W、扫描速度250 mm/s、送粉速度24 g/min、搭接率70%,此工艺参数下涂层硬度在754HV_0.2到831HV_0.2之间(是基体硬度的2.36～2.60倍),在相同条件下铁基涂层的体积磨损量仅为电镀硬铬镀层的3.64%。     

激光沉积修复不锈钢管道组织性能及断裂机理分析

选取316L不锈钢粉末以激光沉积方式对含预制裂纹的316L不锈钢核电管道进行不同工艺参数的沉积修复,通过光学显微镜观测修复区宏观形貌和显微组织,通过显微硬度计、拉伸试验机测定修复试样力学性能,利用疲劳试验机测试不同扫描速度下修复试样疲劳寿命,并用扫描电镜观察断口形貌特征。结果表明,修复区由熔合区和熔覆区组成,熔覆区由胞状晶、柱状晶、树枝晶组成,熔合区呈现网状晶体结构。显微硬度分布呈现熔合区>熔覆区>热影响区>基材。在一定范围内,随着激光功率的增加、扫描速度和送粉速率的减少,晶粒尺寸逐渐增大,修复区显微硬度呈下降趋势,热影响区硬度呈上升趋势。当激光功率为1 300 W、扫描速度9 mm/s、送粉速率0.5 g/min,试样伸长率为61.61%,在400 MPa应力水平下,循环次数为67 225次。由于良好的宏观形貌、修复区细化的晶体、程度较小的加工硬化,试样表现出良好的塑性和抗疲劳性能,力学性能最优。     

影响激光熔覆层质量因素的研究

运用先进激光熔覆新技术对液压支架表层进行强化处理,对影响液压支架表面激光熔覆层质量的因素进行实验研究分析。结果表明:激光器功率、激光熔覆扫描速度、搭接率、熔覆材料等因素都对激光熔覆层的成型性、耐腐蚀性能及内部组织结构等性能有影响,并结合液压支架激光熔覆实际工业应用情况,指出提高激光熔覆层质量的措施及方法。     

扫描速度对车用316L不锈钢熔覆层组织及力学性能的影响

采用不同激光扫描速度在304不锈钢表面制备了316L熔覆层，通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计分别对316L熔覆层宏观形貌、相组成、微观组织及显微硬度进行研究。结果表明，316L熔覆层呈单相奥氏体结构，随着扫描速度升高，激光功率密度降低，热输入减小，冷却速度加快，熔覆层晶粒尺寸减小。熔覆层显微硬度与扫描速度成正相关，其中扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层显微硬度最高，为275HV_0.3。熔覆层显微硬度的升高是晶格畸变导致的固溶强化和细晶强化的协同作用引起的。磨损试验结果表明，316L熔覆层平均摩擦系数显著低于304不锈钢基体，扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层摩擦系数为0.424,磨损率为2.29×10^-6mm³/(N·m),磨损机理为磨粒磨损。     

液压支架活柱涂层的熔覆工艺与耐磨性能研究

为增强液压支架活柱的耐磨性,基于激光熔覆技术提出一种涂层制备工艺,对Ni、Si和Mo粉末的送粉特性以及激光参数对涂层宽度和厚度的影响规律进行了研究,为送粉量、激光功率和扫描速度等工艺参数的合理选择提供重要依据。通过RTEC摩擦试验机和FEI扫描电镜,对涂层及母材表面的耐磨性能进行测试,研究法向压力、摩擦速度和温度对摩擦学性能的影响规律以及对应的磨损机理。试验结果表明,该激光熔覆涂层可有效地解决液压支架活柱的偏磨与局部磨损问题,在重载和高温条件下的耐磨性良好,表面硬度可提升20%以上。     

同轴送粉式激光熔覆残余应力的数值模拟与实验研究

利用有限元分析方法模拟激光熔覆过程,借助ANSYS软件中的“单元生死”功能和体生热率载荷实现熔覆过程。研究结果表明,在扫描速度不变的情况下,随着激光功率的增大,熔覆温度升高,温度梯度增大,残余应力的主应力增加;当激光功率不变时,扫描速度增大,熔覆温度降低,温度梯度降低,残余应力主应力减小。     

激光熔覆工艺参数对高速钢涂层性能的影响

通过激光熔覆技术,在316L不锈钢表面制备了高速钢涂层。研究了送粉速度和扫描间距(搭接率)对熔覆层性能的影响。结果表明,在送粉速度0.4 r/min、扫描间距0.9 mm时,熔覆层性能较佳。熔覆层表面平滑,无球化缺陷,与基体之间冶金结合良好; 熔覆层内部组织紧密,无气孔和浮渣等缺陷。熔覆层组织结构从下至上依次为平面晶、柱状晶和等轴晶。熔覆层由α-Fe和碳化物组成,且碳化物分布均匀,无明显偏析。熔覆层平均硬度为基体的3.68倍。熔覆层动摩擦系数分布曲线波动小,明显低于基体动摩擦系数。     

基于ABAQUS的激光熔覆温度场的数值仿真分析

利用有限元软件ABAQUS对激光熔覆成形的过程进行了数值仿真模拟,建立了激光熔覆成形温度场的传热数值仿真模型,并对仿真结果进行了分析。进行试验验证,预测结果与试验测量结果能较好的吻合,最大误差不超过8%,这表明所建温度场数值仿真模型合理。因此可用该数值仿真模型分析激光熔覆工艺参数对温度场的影响,以及模拟计算熔覆层的高度和重熔深度,从而为激光熔覆成形的应用提供了理论和技术支持。     

激光功率对27SiMn不锈钢立柱熔覆层耐蚀性能的影响

随着高功率激光器的使用,激光熔覆不锈钢立柱表面抗腐蚀性能降低的问题多有显现,为探讨高功率激光器熔覆工艺下的锈蚀原因,使用能量密度不同的3、6、8 kW激光器进行试样制备,通过中性盐雾试验选取典型试样进行电化学腐蚀、金相组织分析、能谱检测、微观硬度检测。结果表明,激光熔覆过程中能量密度越高,熔覆层显微组织差异越大,且耐蚀性能越差;不同功率密度下,熔覆层中的Cr平均含量无明显差异,但随着激光熔覆能量密度增大,Cr偏析越严重,形成碳化物越多,熔覆层平均硬度越高,耐蚀性能越差。     

激光熔覆技术在高腐蚀环境下液压支架的试验研究

基于激光熔覆技术在高腐蚀性煤矿环境下液压支架中的应用情况,选取铁基不锈钢为研究对象,采用ICP-AES法测试不锈钢中的化学成分,以金相组织、SEM图像表征熔覆层的微观结构,通过洛氏硬度法、盐雾试验法研究了化学成分元素对熔覆层硬度和耐腐蚀性能的影响,并探讨了激光熔覆后的加工工艺方案。结果表明,熔覆层与基体分界明显,呈现良好的冶金结合;金相组织结构为灰白色马氏体,呈现树枝状结晶和椭圆、块状分布;随着不锈钢粉末中Cr、Ni、Co等抗腐蚀合金元素的增加,熔覆层的耐腐蚀性能逐渐提高;调节不锈钢粉末中元素B、C的含量可以改变熔覆层的硬度,但B对熔覆层硬度的影响比C更明显;为保持良好的耐腐蚀性能,熔覆层硬度控制在HRC 50~55为最佳。通过对成本、效率分析研究,认为车-磨-抛光是激光熔覆最优的加工方案。     

矿用电机转子轴激光熔覆修复技术的研究与应用

激光熔覆技术具有热量集中、零件不变形、可实现零件表面改性等特点,适合于电机转子轴的修复。通过激光设备特性分析、熔覆工艺参数研究及熔覆区有限元仿真等手段,完善了电机转子轴的激光熔覆修复技术。     

H13模具钢激光相变强韧化处理研究

为了优化H13模具钢在激光窄带扫描作用下的工艺参数, 介绍了激光功率P、扫描速度V、光斑直径D各工艺参数对淬火层的影响, 分析了H13模具钢显微硬度测量结果, 对H13模具钢不同搭接量的选择及显微组织进行了观察。结果表明, 显微硬度沿激光作用区横向呈有规律分布, 在未搭接区硬度值最高, 在回火软化区硬度值最低。搭接量的选取范围为18%～20%时较合适, 淬硬层最高硬度可达700 HV以上。     

基于激光熔覆的矿用截齿再制造技术

针对矿用截齿过快磨损失效问题,该文提出利用激光熔覆技术对截齿进行表面修复,概述了激光熔覆技术的原理、方法及特点,归纳了半导体激光器在激光熔覆应用中不可替代的优势,分析了激光输出功率等重要参数对激光熔覆质量的影响,为开展截齿可靠性研究及其推广应用提供了丰富的理论依据。     

液压支架立桂激光熔覆铁基合金涂层的研究

采用4 kW半导体激光器在液压支架立柱表面进行不同熔覆速度下铁基合金粉末熔覆,分别对其稀释率、微观组织、耐蚀性能等进行分析和研究。结果表明:在熔覆层厚度均为1.5 mm左右的情况下,不同熔覆速度下,稀释率几乎不变;熔覆层均无气孔等缺陷,与基体冶金结合良好,组织致密,主要由细小发达的树枝晶组成;在质量分数为5%的NaCl溶液中均发生钝化现象,且当熔覆速度为300 mm/min时,所得到的熔覆层自腐蚀电位最高,自腐蚀电流最小,点蚀电位最高,耐腐蚀性能最好。     

基于响应面法的球销终镦工艺优化

为获得矿用设备常用球销终镦成形最佳工艺参数,提高球销成形质量,基于塑性成形理论,进行简单的模具设计,利用有限元软件对球销终镦成形过程进行仿真。结合响应面法,选取HALF模圆角半径、下模圆角半径、冷镦速度以及摩擦因数作为试验变量,设计响应曲面试验,建立二次多项式响应面模型,研究各试验因素对成形载荷大小的影响程度,并以成形载荷最小为优化目标,通过方差及回归分析,获得最优参数组合。结果表明:当HALF模圆角半径为3 mm、下模圆角半径为0.5 mm、冷镦速度为23.8 mm/s、摩擦因数为1时成形载荷最小。最后通过实际工艺试验验证了仿真的可靠性,证明通过数值模拟及响应面法获得最佳参数的方法是切实可行的。     

搭接率对激光熔覆TC4合金熔覆层耐腐耐磨性能影响

为了探究多道激光熔覆搭接率对熔覆层耐腐耐磨性能的影响,采用高功率半导体光纤耦合激光器以搭接率为变量制备单层多道熔覆涂层,通过分析不同工艺参数熔覆层和基材的硬度曲线、显微组织、极化曲线、摩擦磨损来判断工艺参数与组织和性能之间的关系。结果发现,激光熔覆可以显著提高TC4合金硬度的同时耐磨性能也要优于基材,熔覆层硬度可以达到500 HV左右,相比于基材的硬度提高约25.7%。对激光熔覆TC4合金来说搭接率的变化对内部相的构成无明显的影响,主要由α相和α′相构成,内部可以看到有原始β相晶粒存在,在晶粒内部马氏体组织相互交错呈网篮结构。与基材相比熔覆层的组织更为细密具有更好的耐蚀性。     

液压支架立柱维修与再制造技术

分析了综采工作面液压支架立柱工况的特点及失效形式,介绍了立柱外缸、中缸及活柱的维修和再制造技术,通过采用熔覆铜合金对超差的内孔表面进行再制造,采用不锈钢熔覆技术修复腐蚀的外缸及中缸缸口,利用激光熔覆再制造技术代替电镀工艺,提升了立柱的性能,延长了其使用寿命。     

基于不同衬底的TCO薄膜的激光刻蚀工艺研究

为了探索对基于不同衬底的透明导电薄膜的图形化制作,研究了采用激光刻蚀基于玻璃和柔性PET衬底的ITO和FTO等TCO薄膜材料的优化工艺,考察了激光设备在不同工作功率和扫描速率下工作对刻蚀效果的影响。结果表明,玻璃基薄膜可采用2.3 W的刻蚀功率和500 mm·s^-1的扫描速率进行刻蚀,柔性PET基薄膜可采用1.2 W的刻蚀功率和500 mm·s^-1的扫描速率进行刻蚀;扫描速率越慢、激光功率越高,对薄膜的刻蚀速率就会越快;激光功率过高会导致柔性PET衬底发生高温热熔化而凸起形变,因此刻蚀时应适当降低刻蚀功率。综合而言,采用激光刻蚀法可高效率、高品质地实现对不同衬底上薄膜的图形化制作。     

涡轮叶尖激光熔覆涂层技术探索

为了探索涡轮叶尖端部型腔涂层的制备工艺,以堆焊用镍基合金焊条加工成的粉末为原材料,分别采用激光熔覆及氩弧堆焊技术,在铸造镍基合金试样表面上制备涂层.结果表明:激光熔覆涂层在成型性上优于堆焊涂层,激光熔覆涂层的组织细小致密,硬度高于堆焊涂层的硬度;在涡轮叶尖上进行激光熔覆涂层工艺探索也获得成功.