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。     

某采煤机重载齿轮磨损表面激光熔覆及磨损性能研究

以齿面磨损失效的德国进口久益(JOY)采煤机行走齿轮为绿色再制造研究对象,通过对其表层受损疲劳层去除、优化再制造激光参数以完成无裂纹无孔隙的耐磨耐腐蚀激光复合层制备。继而检测激光复合熔覆层与基体结合状态、并对熔覆层抗磨损性能等做了系统分析。研究中所采用的绿色再制造方案选用高效率、与基体结合区平整的矩形光斑激光熔覆模式结合镍基自熔合金粉末进行再制造工艺研究。通过对磨损失效轮齿表面依次做除锈除渣、去疲劳点蚀、无损探伤、激光增材制造,再对激光熔覆层样品做纵剖面扫面电镜(SEM)分析、磨损测试,最终得出结论:矩形激光束制备的再制造齿面抗磨损性能优异、激光熔覆层与轮齿基体呈现优良冶金结合,故而再制造轮齿工作面质量已达到并超过新品齿面,符合绿色再制造产品标准。     

TC4钛合金多层激光熔覆工艺研究

为探究TC4(Ti-6Al-4V)钛合金多层激光熔覆实验的最佳的工艺参数组合,采用IPG光纤激光器和侧向送粉系统,在TC4板材表面进行激光多层熔覆实验,熔覆粉末选择Ni60A自熔性合金粉末。实验结果显示,熔覆层各层选择的扫描速度偏低时,随着层数的增加,熔覆层表面出现过烧现象;每层之间要不断调整激光功率和扫描速度,才能得到完好的多层堆积层,且熔覆层和基体形成了良好的冶金结合。随着层数的增加,已完成的熔覆层由于受到激光热量的回火处理,表面硬度会有一定程度的降低。越靠近基体的熔覆层硬度越小,最顶部的熔覆层硬度最高。     

熔滴过渡对脉冲熔化极氩弧焊快速成形的影响

为提高成形的精度和性能,采用机器人焊接系统和高速摄像系统,研究了铝合金双阶梯脉冲熔化极氩弧焊(Pulsed gasmetal arc welding,P-MIG)快速成形中熔滴过渡行为对多道多层成形的影响.试验中,通过调节脉冲频率和脉冲时间等脉冲工艺参数来获得不同的熔滴过渡速率、熔滴大小及熔滴过渡形式,研究其对多道多层成形的表面形貌(包括表面尺寸、正面形貌和侧面形貌)、微观组织和硬度的影响.试验结果表明:熔滴过渡直接影响着整体成形的表面形貌、微观组织和硬度.其中熔滴过渡形式对成形效果的影响最大;一脉一滴为快速成形的最佳熔滴过渡形式,其成形的表面形貌良好、整体尺寸均衡、微观组织细小均匀、硬度适中、层间硬度波动小.     

Q235D多层激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面进行多层激光熔覆Fe基合金粉末,实验结果显示基体与熔覆层之间以及熔覆层与熔覆层之间的冶金结合性较好,没有出现裂纹,并且基本无气孔,熔覆层的显微组织、表面硬度和显微硬度均显著优于基体。实验发现,多层熔覆时在不连续加工情况下,随着制备熔覆层数目的增多,在加工新的熔覆层时,之前已经制备完成的各熔覆层的硬度均会有不同程度的降低,并且距离基体越近的熔覆层其硬度降低越多,第一熔覆层显微硬度最低,往上层方向显微硬度逐渐增加,最后一层硬度最高,并且制备的层数越多这种硬度降低程度也会越显著。     

氩弧熔覆铁基梯度熔覆层的显微组织与性能

利用钨极氩弧熔覆技术在45钢上堆焊了由工作层和M2过渡层组成的铁基梯度熔覆层,研究了梯度熔覆层的显微组织、热膨胀性能、显微硬度、残余应力和抗热震性能,并与单一熔覆层的进行了对比。结果表明:与单一熔覆层相比,梯度熔覆层结构致密无孔洞;单一熔覆层的截面硬度在距表面2mm时突然降低,而梯度熔覆层截面硬度由表面向基体呈梯度降低;梯度熔覆层热膨胀系数匹配度更优,截面残余应力更低,抗热震性能更好。     

激光熔覆多元复合硬质合金的覆层结构研究

采用激光熔覆的方法在55Si2Mn弹簧钢表面制备了Co基WC—TiC—TaC多元复合熔覆层，用扫描电镜(SEM)和电子探针分析了呈波纹表面的激光熔覆层的组织特性，发现由于各硬质合金物性的差别，熔覆区中出现亚-层结构，研究表明熔覆区中的亚层结构是形成熔覆层中裂纹缺陷的主要原因。提出了通过电磁搅拌控制硬质相在熔覆层中分布，以提高熔覆涂层质量的理论构想。     

K418镍基高温合金多层激光熔覆

由于单层激光熔覆修复的厚度有限,无法满足深度损伤的修复.因此试验了YAG激光K418镍基高温合金多层熔覆的可行性.采用自配的镍基合金粉末,在工艺参数为电流160 A、脉宽8 ms、频率4 Hz时,用激光熔覆能够实现对K418镍基高温合金损伤结构的多层修复,获得了表面平整、连续,微观组织细密、均匀,与基体呈良好冶金结合,硬度高于基体,无缺陷的熔覆层.     

等离子熔积直接快速制造金属原型技术

开发了等离子熔积直接快速制造金属原型技术。该技术以等离子束为热源，根据零部件计算机三维CAD模型，数字控制熔积枪或工作台运动，粉末材料在等离子体中被加热并沉积到基板表面或熔积层的熔池中，凝固并与之熔合后形成新的熔积层，直至完整的零件制作完成。所制造零件内部无孔隙，层与层之间完全冶金结合，可以用于金属原型或难熔难加工材料零件制造、表面修复等，具有重要的应用前景。     

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。     

激光熔覆工艺对Co基合金气门密封面覆层组织的影响

用激光熔覆Co基合金的方法处理了内燃机排气门密封面 ,得到晶粒非常细小的枝晶组织 ,能满足实际使用要求。对熔覆层组织的观察中发现 ,熔覆组织会对基体组织有继承性。     

微观组织及残余应力对瑞利波评价激光熔覆层应力的影响

采用瑞利波评价激光熔覆层表面应力,结合静载拉伸试验,建立Fe314激光熔覆层中瑞利波的声弹关系曲线;通过对声弹关系曲线拟合实现对激光熔覆材料声弹系数的标定,在此基础上建立声弹公式;通过试验验证声弹公式评价激光熔覆层表面应力的可行性。分析激光熔覆层微观组织及残余应力对应力评价结果的影响,试验结果表明,这两种因素会显著影响熔覆层表面应力评价结果,采用声弹公式计算出的初始应力校准之后,理论计算结果与实际加载值更为接近,并且误差保持在可接受的范围之内。此外,由于静载拉伸过程中各向异性激光熔覆层变形不均匀,瑞利波检测应力试验中高应力阶段的误差明显大于低应力阶段误差。     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

Metal Rapid Prototype Fabrication Using Selective Laser Cladding Technology

Non-metallic rapid prototyping has been successfully applied in several industries, but a metal rapid prototype is required for functional prototypes and tooling applications. A metal rapid prototype fabricated using selective laser cladding is presented in this paper. Laser cladding is one type of laser surface treatment process. During this process, an alloy is fused onto the surface of a substrate. Laser cladding devices, i.e. powder feeder, CNC workstation table, laser shutter, and shielding gas controller, were integrated to make automatically any cladding profile possible. The metal prototype was then fabricated layer by layer. This is called the selective laser cladding system (SLC). The fabrication of the metal rapid prototype using SLC technology is described and the detailed design and construction of the SLC is presented in this paper.     

响应面法与粒子群算法集成的激光熔覆工艺参数优化方法

为制备高质量的熔覆层,保证再制造机械零部件再服役寿命,提出了一种响应面法与粒子群算法集成的激光熔覆工艺参数优化方法。该方法以熔覆层质量为优化目标,以工艺参数为优化变量,基于实验结果构建工艺参数与熔覆层质量间的响应面近似数学模型,使用粒子群算法对优化问题进行求解得到最优工艺参数组合。最后通过激光多道熔覆实验进行验证,结果表明该方法优化后的工艺参数能够有效改善熔覆层质量,进而节约实验成本、提高生产效率。     

35CrMo钢表面激光熔覆Ni/WC-Y_2O_3合金工艺研究

研究了35CrMo钢表面激光熔覆Ni/WC-Y2O3时激光功率、扫描速度和离焦量对熔覆层性能的影响,通过选择合适的水平进行正交试验,得到了熔覆层硬度和耐磨性能优良的较优工艺参数。此外,还分析了WC和Y2O3对熔覆层组织性能的影响。     

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...     

激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织演变和性能影响的试验研究

采用预置粉末法在42CrMo基体表面制备CrFeCoNiNb高熵合金激光熔覆层,探索激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织和性能的影响规律。对于预置粉末激光熔覆工艺,激光功率、扫描速度、光斑直径作为工艺参数三要素,不是独立影响熔覆层质量与性能,且激光功率对熔覆层质量与性能的影响最大。通过改变激光功率进而改变作用于熔覆层的激光能量密度,研究激光能量密度对CrFeCoNiNb高熵合金熔覆层硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。试验结果表明：熔覆层主相为面心立方结构相(FCC相)和密排六方结构相(Laves相)。随着激光能量密度的增加,其衍射峰面积先减少后增加,熔覆层晶粒先细化后粗化,转折点处的激光能量密度都为116.7 J/mm²。而且,此时熔覆层物相分布更均匀,磨损形貌主要为光滑的犁沟,相应的减摩效果好,磨损率有所降低。主相含量的改变和晶粒尺寸的改变分别是影响熔覆层平均显微硬度和耐腐蚀性的主要因素。Laves硬质相的增加有利于熔覆层硬度的提高,细化的晶粒可以形成致密的钝化膜,有利于提高熔覆层耐腐蚀性。     

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。