激光三维直接制造和再制造新型同轴送粉喷嘴的研究

对激光直接制造和再制造技术的关键部件之一即送粉喷嘴进行研究,侧向送粉喷嘴具有方向性,不适于3D熔覆,而同轴送粉喷嘴尤其是新型同轴送粉喷嘴的研制,可真正实现三维激光直接制造和再制造,应用于复杂零件的直接制造和大型设备的再制造;通过试验研究分析了影响同轴送粉喷嘴粉末流形貌和粉末流参数的因素.     

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。     

激光再制造双料斗载气式送粉器的试验研究

针对激光再制造中混合送粉的难题,设计了一种新型的双料斗载气式送粉器。做了送粉性能试验和激光熔覆试验,结果表明：输送混合粉末时,粉末混合均匀性良好,送粉速率与粉轮转速呈线性关系,载气量对送粉速率影响很小,具有良好的远距离输送能力；激光熔敷试验时能够得到良好的熔敷层形貌和金相组织结构,满足熔覆送粉工艺要求；具有良好的应用前景。     

激光熔覆技术在减速器轴表面再制造中的应用

针对减速器轴表面的磨损失效,为解决检修过程中表面磨损严重难以维修的问题,采用激光熔覆技术对磨损的减速器轴表面进行再制造,研究了激光熔覆对减速器轴表面金相显微组织、硬度、耐磨性、耐腐蚀性的影响。结果表明：磨损的减速器轴经激光熔覆再制造后,表面熔覆层组织细小致密,熔覆层性能明显提升,耐磨性、耐蚀性分别约为减速器轴基材的2.5倍、2倍,激光熔覆技术在减速器轴再制造中具有广阔的应用前景。     

激光再制造工艺参数的研究

基于大量工艺实验,从激光再制造技术众多工艺参数中提取六个对保障激光熔覆效果和熔覆层质量起关键作用的工艺参数,分别进行了理论和试验研究,给出了每个工艺参数的选取原则,为激光再制造技术的推广应用提供了理论和实验依据。     

激光再制造超细粉送粉器的实验研究

针对超细粉输送过程中易出现挤压、摩擦、阻塞等现象，提出了超细粉雾化机制，阐述了超细粉送粉器的基本原理，设计了一种新型的超细粉送粉器,讨论了送粉器性能和超细粉末长距离输送实验。结果表明，采用特殊结构的搅拌器，避免了超细粉团聚现象，增强了超细粉的输送性能;载气量最佳工作区间为3～8 L/min;送粉速率与粉轮转速呈线性关系;送粉稳定性好，误差不大于1.8%;在送粉速度一定时，载气量越大，挺度越长，且粉嘴口径减小时挺度越长，因而具有良好的长距离输送能力。     

轧机牌坊激光熔覆再制造及其性能评价

针对磨损与腐蚀失效轧机牌坊现场高性能再制造技术难题,研究了其激光熔覆再制造技术,评价了多种合金熔覆层的抗氧化与耐磨损性能。结果表明,相对轧机牌坊材料25#钢,选取的Fe基、Ni基和Co基3种类型9种熔覆材料均具有优异的抗氧化性能和耐磨损性能。其中,Co1合金熔覆层氧化后表面形成了致密氧化膜,熔覆层的抗氧化性能最佳; 而Co4合金的相对耐磨性最优异,磨损体积最小。最后,采用激光熔覆技术再制造的轧机牌坊在工厂生产中具备更长的使用寿命,再制造技术效果显著。     

同步送粉大功率激光表面宽带熔覆技术

报道通过积分镜将激光光束聚焦成宽光带、配合同轴保护矩形送粉喷头实现大功率激光宽带熔覆的装置及其工艺试验结果,激光功率为14kw时,单道熔覆层宽度达45mm,厚度达3mm,熔覆层表面平整,厚度均匀.     

激光表面熔覆与合金化送粉装置的设计

设计了一种结构简单,载粉运动方向与激光光束保持一致,可对垂直表面进行加工,使用方便的激光表面熔覆与合金化送粉装置。并用所设计的送粉装置进行了激光表面熔覆实验,获得了较理想的加工效果。     

送粉式激光熔覆获得最佳熔覆层的必要条件及其影响因素

在分析自动送粉式激光熔覆过程中熔覆材料颗粒加入方式及其在激光束中的行为的基础上,建立热平衡方程,推导出反映熔覆过程实际情况的参数：熔覆材料颗粒尺寸、在激光束中运动距离、加热温度、激光功率密度之间的相互关系式等。指出在自动送粉式激光熔覆中能够获得最佳熔覆层的必要条件是：熔覆材料颗粒进入激光束后直到其落到基体材料表面之前,必须始终在激光束中。激光束沿着扫描方向必须有足够的宽度是满足上述条件的关键,同时提出其计算方法及公式,并阐明获得最佳熔覆层的工艺参数之间的匹配原则     

激光再制造三维运动光束头

基于激光制造技术相关理论，设计并制造了激光同轴转动三维运动光束头。分析了三维运动光束头工艺参数对熔覆效果的影响，并讨论了其在工业应用实验中取得的效果。结果表明，该三维运动光束头能绕竖直轴转动和水平轴摆动;在参数一定的条件下，随着光束头摆动角度的增加，熔覆效果越来越不理想，理想的摆动角度为0°～45°;配合送粉头的粉末流聚焦及焦点可调功能，该光束头可以实现曲轴、螺杆、叶片等复杂型面零件的制造和再制造。     

激光清洁技术及其应用

介绍了一种新型材料加工技术——激光清洁技术。对其优点、作用机理和分类都进行了详细阐述,并分析了激光功率密度,脉冲数量,入射角和波长等因素对其清洁效果的影响。此外,还介绍了激光清洁的应用实例,结果表明：激光清洁的效果令人满意。     

激光熔覆同轴送粉喷嘴研制

针对现有送粉喷嘴粉末汇聚性差、出粉口容易堵塞以及受热变形的缺点,设计了一种四孔式同轴送粉喷嘴。喷嘴中央为激光束及保护气通道,沿中心锥孔轴向均布的4个小孔,为粉末通道。建立了数值计算模型,应用FLUENT软件对粉末通道不同出口形状和不同倾角条件下粉末流场情况进行数值模拟,选择最优方案。计算结果表明,在其他工艺参数一定的前提下,采用收缩出口与粉末通道倾角为70°时有利于改善熔覆成形效果。最后利用研制的送粉喷嘴进行粉末汇聚、激光熔覆成形等实验,验证该送粉喷嘴的实验效果。     

激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi1Mo钢上熔覆纯Cr粉末,采用多道搭接激光熔覆技术获得了最佳的激光熔覆工艺参数。实验结果表明,激光熔覆层均匀连续,无宏观气孔和裂纹,激光熔覆层与基体发生了冶金结合。     

用于激光快速制造的三维送粉头的设计

为满足激光快速制造的要求,设计了三维同轴送粉工作头。采用由单片机组成的控制系统控制二个步进电机以实现送粉头能绕Φ轴旋转和Ψ轴旋转,加上原有数控系统的运动配合使送粉工作头具有三维空间工作能力,它克服了普通送粉头工作空间的限制,同时还具有粉末流束焦点可调功能。此工作头用于激光快速制造能制造出轴瓦类等零件。用于激光涂敷可以完成形状较复杂零件的表面修复,如导套零件等。利用研制的三维送粉头对导套零件和不锈钢板进行了大面积激光再制造的初步试验研究,取得了良好的效果。     

激光再制造粉末输送流量检测系统设计

为了检测粉末的流量,设计了一种激光再制造粉末输送流量检测系统,采用电容传感器来检测流量的变化并以2Cr13和H13金属粉末作为输送介质进行了测试试验.结果表明,输送介质为H1粉末的情况下获得较好的检测效果,在粉末的浓度变化大于10-1g/min时具有较好的分辨率.该系统可以用于送粉系统粉末流的检测.     

同轴送粉对激光熔覆组织的细化作用

选用Ni基自熔合金粉末和Co基自熔合金粉末,在低碳钢基材上分别进行预置粉末和同轴送粉激光熔覆试验。激光功率2.0kW,光斑直径2.0mm,扫描速率0.15～0.25m/min。对熔覆层显微组织分析表明,同轴送粉熔覆层明显比预置熔覆层组织细密(前者为2.5～4.0μm,后者为5.0～10.0μm),并且具有较好的耐热冲击性。显然这是很有实际意义的,因为同轴送粉比预置粉末更易于实现自动化和大面积激光熔覆。     

镍基合金的宽带激光熔覆

利用振荡聚焦光束和自动送粉技术 ,获得单道宽 12mm以上、组织致密无缺陷的镍基合金激光熔覆层 ,并对其硬度分布、组织及成分进行了分析和测试     

激光变斑熔覆不等宽熔道的工艺实现及实验研究

为解决激光熔覆成形不等宽构件多道搭接产生的冷却不均匀、产生开裂等缺陷问题, 提高激光熔覆成形不等宽熔道的成形效率及成形质量。基于光内送粉方式在单道工艺中采用实时变激光光斑方法, 一次扫描而非多道搭接直接熔覆出不等宽熔道。实验结果表明: 在保证送粉量足够条件下, 变光斑过程中通过实时变扫描速度, 能够直接熔覆出高度增长一致, 宽度逐渐变化熔覆层; 随熔道宽度逐渐变宽过程中, 熔覆层显微组织树枝晶大小逐渐变细。为光内送粉激光熔覆成形薄壁变壁厚类零件的工艺提供指导。