等离子喷焊熔覆层的磁记忆应力评价*

运用金属磁记忆检测技术对等离子喷焊熔覆层进行应力评价。对标准等离子喷焊熔覆层试样进行静载拉伸试验,检测不同拉伸应力下熔覆层表面的磁记忆信号法向分量H_p(y)和切向分量H_p(x),分析H_p(y)梯度值K及H_p(x)均值H_p(x)_avg随拉伸应力的变化。结果表明：在弹性阶段,H_p(y)曲线随着拉伸应力的增大逆时针旋转,K值随着拉伸应力的增大呈指数增加;同时H_p(x)_avg随着拉伸应力的增大而线性增加。在塑性阶段,H_p(y)曲线随着拉伸应力的继续增大而顺时针旋转且K值减小;同时H_p(x)_avg随着拉伸应力的增大而线性减小。基于等离子喷焊熔覆层微观组织和磁机械效应探讨了熔覆层应力的磁记忆评价机理。     

基于水平剪切波声弹特性的矩形管轴向应力检测方法与试验研究

矩形管作为一种非典型波导结构,导波在其中的传播特性较为复杂,不便于利用其特有的模态进行检测。为实现矩形管结构应力的在役检测,基于特征频率法计算了水平剪切波SH_0模态的声弹特性,搭建了矩形管轴向应力评估检测系统。针对试验加载条件,利用有限元法分析受轴向拉伸矩形管的应力分布情况,以合理布置SH_0模态EMAT传感器,并对矩形管在承受不同拉应力条件下的声弹常数进行了试验研究。试验结果表明:矩形管中SH_0模态的试验声弹常数与理论计算结果的比值为0.592 6,其声弹效应受材料织构效应影响较弱,通过应力评估误差结果可发现,SH_0模态在低应力区域误差较大,当应力低于100 MPa时,应力偏差普遍在20 MPa以上;而在高应力区域偏差可稳定在10 MPa左右,结果表明基于SH_0模态声弹效应可以预估矩形管结构应力是否超载。     

激光熔覆再制造对试件拉伸性能影响的实验研究

本文通过在标准拉伸试样上采用激光再制造的方式制得厚度分别为0.5mm和0.8mm的Ni25AA熔覆层,再进行拉伸实验研究激光熔覆再制造过程对试样的拉伸性能的影响.实验结果表明,对于Φ10mm的标准拉伸试样,熔覆层厚度为0.5mm时,激光熔覆再制造技术对拉伸试样拉伸强度的影响不大.当熔覆层厚度为0.8mm时,再制造得到的...     

基于灰色关联分析与自适应混沌差分进化算法的激光熔覆工艺参数优化方法

多道搭接激光熔覆工艺具有复杂性与耦合性,熔覆层质量受到工艺参数的直接影响.为确定最佳的工艺参数,以45钢表面多道搭接激光熔覆M2合金粉末为例,针对工艺参数对熔覆层宽度、表面平整度和稀释率的影响,设计相应的中心复合实验;通过灰色关联分析(GRA)建立熔覆层质量综合评价度,将多目标优化问题转化为单目标,并采用响应面分析法建...     

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。     

损伤轴面激光熔覆修复残余应力测量及分析

残余应力直接影响激光熔覆修复机械零件的结构强度和安全性能,为了掌握损伤轴面激光熔覆修复后的残余应力分布情况,以40Cr钢零件轴为基材,Ni60自熔合金粉末为熔覆材料,采用脉冲激光熔覆工艺制备零件轴表面修复试件,利用盲孔法对零件轴修复试件进行残余应力分布特性分析。结果表明,在轴面激光熔覆的镍基合金修复层中产生了不可忽略的残余拉应力,高应力区位于熔覆层始末两道上;轴线方向检测点上X方向残余应力呈"M"形分布,Y方向残余应力呈"Λ"形分布,σx值较高,接近基材屈服强度的45. 9%,而圆周方向检测点的X方向和Y方向残余应力相对稳定,最大拉应力约为200 MPa;激光扫描路径对轴面熔覆层的残余应力值的影响大、分布形状的影响小,螺旋路径熔覆产生的残余应力值较低,更适合圆周面修复,但熔覆层始末两道边沿处的残余应力比中间部位高,有必要采取适当措施进行消应力处理,以获得优良的修复效果。     

三光束激光熔覆工艺参数对熔覆层几何特征影响

采用"三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法研究可以获得表面质量较高单道熔覆层的工艺参数组合方案。建立三光束激光熔覆工艺参数与熔覆层表面形貌关系以及几何特征变化规律的数学模型,通过激光提供的单位能量密度E1与丝材所需的能量密度E2之间比值关系判断熔覆层表面形貌状态,工艺参数和熔覆层几何特征关系的数学模型预测熔覆层几何特征变化规律,并采用单因素试验法进行验证。研究结果如下:E1/E2<1,熔池能量"不足",1.1≥E1/E2≥1.0,熔池能量处于"不足"到"充足"过渡阶段,以及E1/E2>1.6,熔池能量"过剩",这三种情况形成的熔覆层表面质量较差;只有当1.5≥E1/E2>1.1,熔池能量"充足"能够充分熔化进入熔池的丝材,且丝材能够以连续平稳的"搭桥过渡"方式熔入熔池,熔覆层表面连续光滑,质量较高;熔覆层几何特征变化规律:数学模型预测值变化趋势与试验值基本吻合,离焦量减小,熔覆层宽度W减小,高度H增大,宽高比a减小;激光功率增大,熔覆层宽度W增大,高度H减小,宽高比ɑ增大。扫描速度增大,熔覆层宽度W减少,高度H减少,宽高比a略有增加。送丝速度增大,熔覆层宽度W和高度H都...     

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.     

激光3D打印件残余应力超声无损检测

为了研究选区激光熔化(SLM)技术在不同扫描策略下成型件的残余应力,采用临界折射纵波法检测应力。结合静载拉伸实验,标定SLM成型件的声弹性系数。结果表明,当拉应力小于临界应力时,随着拉伸应力的增加,临界折射纵波在SLM成型件中的传播时差以线性规律增加,不同扫描策略制造的SLM金属成型件标定的声弹性系数不同。结合SLM金属成型件应力应变特性揭示临界折射纵波声弹曲线的变化规律。通过小孔法验证了本次实验的可靠性,结果表明,L_(CR)波法检测残余应力是可靠的。相比于小孔法,L_(CR)波法有着无损、快速等优点。     

高聚物对不锈钢复合粉末激光熔覆层性能的影响

采用高聚物包覆工艺制备了不锈钢复合粉末,侧向同步送粉激光快速成型技术制备熔覆层,使用显微硬度计、体视显微镜及拉伸疲劳试验机等分析和测试仪器对激光快速成型件表面质量、截面形貌及其力学性能进行表征。结果表明,采用高聚物包覆合金粉末工艺制备的激光熔覆层,在激光熔覆过程中,表面包覆的高聚物气化生成还原性保护气氛,隔绝大气氧化环境,有效抑制熔池氧化,熔覆层表面没有熔渣,截面没有气孔夹渣等缺陷,并且硬度值和拉伸强度值较高,综合力学性能好。     

Influence of the field humiture environment on the mechanical properties of 316L stainless steel repaired with Fe314

The mechanical properties of 316L stainless steel repaired with Fe314 under different temperatures and humidities without inert gas protection were studied. Results indicated favorable compatibility between Fe314 and 316L stainless steel. The average yield strength, tensile strength, and sectional contraction percentage were higher in repaired samples than in 316L stainless steel, whereas the elongation rate was slightly lower. The different conditions of humiture environment on the repair sample exerted minimal influence on tensile and yield strengths. The Fe314 cladding layer was mainly composed of equiaxed grains and mixed with randomly oriented columnar crystal and tiny pores or impurities in the tissue. Results indicated that the hardness value of Fe314 cladding layer under different humiture environments ranged within 419–451.1 HV_0.2. The field humiture environment also showed minimal impact on the average hardness of Fe314 cladding layers. Furthermore, 316L stainless steel can be repaired through laser cladding by using Fe314 powder without inert gas protection under different temperatures and humidity environments.     

Wear behaviour of laser cladded and plasma sprayed WCCo coatings

The usefulness of WCCo cermets as wear resistant material for coatings is determined by the cladding technique employed. This paper compares the features of an 83% WCCo coating on an AISI 1043 steel substrate using two different application techniques: plasma spraying and laser cladding. Results show significantly less porosity, improved coating hardness and better layer-substrate adherence in laser cladded than in plasma sprayed coatings. This causes them to have different wear behaviour which was determined using a method developed on the basis of the PV factor theory using sliding linear contact of flat-cylinder type. The method proved that wear rate (V_d′) is directly proportional to the product of coefficient of friction (μ), load (C) and applied speed (V), V_d′ = KμCV, where proportionality constant, K, is different for every material and depends on conditions such as lubrication, temperature, etc. To study wear behaviour, laser cladded and plasma sprayed 83% WC-Co coatings, under extreme lubrication, were placed against a hardened and tempered AISI 1043 steel, at different load and sliding speed rates. As a result constant K was estimated for each coating. The tests also showed that wear rate in laser deposited coatings is approximately 34% lower than in plasma sprayed coatings.     

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。     

离焦量对中空环形激光熔覆层温度场及应力场的影响

为减小光内送粉激光熔覆层的残余应力,研究了不同离焦量对熔覆层温度场和应力场分布的影响规律。采用数值模拟与实验验证相结合的方法分别对离焦量为0、-1 mm、-2 mm、-3 mm、-4 mm的温度场及应力场进行了研究。结果表明：采用负离焦量的温度分布更为均匀,熔覆层内的残余应力更小;离焦量增大时,激光扫描方向上的残余应力随熔覆层深度增大逐渐减小。     

用临界折射纵波测量切向应力时的影响因素研究

研究了基于声弹性理论,利用临界折射纵波(critically refracted longitudinal wave,LCR波)从构件表面测量内部切向应力时的几个关键问题。应力测量接收到的波形非常复杂,其他的波形影响了对LCR波的识别,相关的影响因素也很多,包括楔块角和试块厚度的影响,进行了这两影响因素在LCR波传播中的对比实验,以构建适合测量切向应力的模型系统,达到对各影响因素优化组合的目的。     

PA6粉末选区激光烧结多层应力分析

选区激光烧结成型过程中,激光束扫描时反复的加热、冷却带来不均匀的热应力,影响烧结过程和烧结件的质量。基于弹性变形原理,利用单轴应力作用下的变形梁的挠曲和应变与应力之间的关系,来分析烧结过程中的应力以及不同烧结层之间的相互影响,结果表明,在每个单层烧结时,烧结应力主要集中在烧结层的上表面和下表面的两端,且呈现为拉应力;在多层烧结时,烧结的热载荷对紧邻已熔接层的应力有直接影响,随着烧结层数增加,新烧结层对已熔接层的热影响逐渐减小,对应的随着温度变化较小,已熔接层的应力也较小且保持较低水平。     

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。     

稀土Y_2O_3对激光熔覆Al/Fe基合金涂层的影响

采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备了Al/Fe基合金涂层。通过Olympus金相显微镜、SEM、EDS和显微硬度测试研究了稀土Y2O3的添加对熔覆层组织结构和显微硬度的影响。结果表明:稀土Y2O3的添加,加剧了激光熔覆过程中的铝热反应,提高熔覆层凝固温度,增大熔覆层及结合区白亮带的厚度。通过与合金元素的交互作用改变了熔覆层中合金元素的分布,使合金元素含量自结合区至熔覆层表层呈增加趋势,细化了晶粒,提高熔覆层整体硬度。同时Y2O3在熔覆过程中可部分代替C的还原作用,减少C的损失,并使C和Cr大量富集于熔覆层表层,极大地提高熔覆层表层硬度。