曲轴再制造耐磨熔覆层工艺参数优化

为了利用等离子喷焊技术对磨损曲轴进行再制造修复,采用正交试验优化等离子喷焊制备耐磨熔覆层的工艺参数。在45钢样件表面制备了Ni60耐磨熔覆层,研究了多因素作用下喷焊电流、喷焊速度和送粉流量对熔覆层显微硬度、磨损体积的影响规律;采用单因素试验对最优工艺参数下制备的熔覆层性能进行了验证与表征,并成功应用到磨损曲轴的再制造修复中。结果表明:在一定范围内,送粉流量是影响熔覆层显微硬度和磨损体积的最显著因素,且随着送粉流量的增加,熔覆层显微组织由柱状晶向树枝晶、等轴晶转变,组织性能得到改善,显微硬度和耐磨性也显著提升;最优工艺参数为喷焊电流100A,喷焊速度70mm/min,送粉流量22g/min;使用最优工艺参数再制造修复的曲轴主轴颈表面质量良好。     

制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明：在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm³,小于原始制动盘(10.011 mm³),耐磨性能得到提高。     

关于钩缓装置激光修复的工艺参数的研究

本文利用Laserline LDF4000-100型激光器在40Cr钢板上制备8620合金涂层,以熔覆层截面形貌质量作为指标,优化工艺参数,并研究了工艺参数对显微硬度的影响。结果表明,当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%作为工艺参数进行单道熔覆时,可以获得结合强度较高、表面成型良好的熔覆层;当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%、搭接率60%作为工艺参数进行多道熔覆时,可以获得焊道熔深合适、熔合良好的熔覆层。在一定参数范围内,激光功率增加可以导致熔覆层显微硬度下降,而扫描速度和送粉率增加则可以增加熔覆层显微硬度。     

基于微束等离子熔覆技术的电动机轴颈修复工艺

用微束等离子弧热源在磨损表面制备了NiCrBSi熔覆层,实现了大磨损量的电动机轴颈的修复。为了表征修复效果,对熔覆层的微观组织、显微硬度和相对耐磨性进行了测试,结果表明,其微观组织多为等轴晶,在结合面位置有少量的枝晶,熔覆层且和基体结合比较紧密,界面分明,形成了较好的冶金结合。熔覆层的显微硬度较高,表明微束等离子熔覆技术可实现大磨损量轴颈的修复,修复表面组织细密、硬度较高,且具有较高的耐磨性。     

曲轴轴颈损伤表面的激光熔覆再制造修复研究

要对发动机曲轴的激光熔覆进行再制造修复,可以在曲轴材料钢样板表面制备铁基激光熔覆层方面应用激光熔覆技术,结合熔覆层自身的性能,通过光学显微镜和显微硬度计实施熔覆层金相组织观察和硬度测试工作。相关试验结果表明,熔覆层和基体之间结合性能极佳,熔覆层硬度是基体硬度的3倍左右。同时,要使曲轴基于绕主轴径旋转现状下实施多拐曲轴连杆轴径激光熔覆作业,需要掌握好连杆轴径表面获取连续均匀熔覆层应当符合的基本要点,在满足基本要求的同时,提出激光束和转动轴径的运动轨迹以及相对速度之间的关系模型,并采取试验方式验证轨迹模型的可行性。     

基于激光熔覆的绿色再制造技术研究

为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6 kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成.以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色再制造工艺技术进行研究.通过研究分析激光功率、熔覆速度、送粉量、熔覆间距等主要参数对熔覆层高度、宽度和熔覆层质量等的影响情况,获得了轴类零件激光修复的最佳工艺参数组合,实现基于激光熔覆的绿色再制造技术在生产实践中的应用.     

H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末的工艺研究

为探究H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末试验中工艺参数对熔覆层表面硬度和几何尺寸的影响规律并得出最佳工艺参数,试验对不同数值的激光功率、扫描速度和送粉电压所得单道熔覆层进行了表面硬度测量、显微组织观察和显微硬度测量等分析。结果表明,当扫描速度和送粉电压一定时,激光功率增加会使得熔池深度和熔覆层厚度增加,表面硬度则会先增加后降低;当扫描速度和激光功率一定时,送粉电压增加会使得熔池深度和熔覆层高度变化,表面硬度则先增加后降低。通过对峰值对应的熔覆层进行金相组织观察发现,熔覆层晶粒细小且排列紧密,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层截面显微硬度分布表明,其熔覆层的平均显微硬度明显高于基体。     

K418高温合金多层多道激光熔覆工艺研究

为修复某型涡轮导向器损伤叶片,在K418高温合金基底上自配粉末进行了多层多道激光熔覆试验,优化了工艺参数,分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的硬度,研究了激光熔覆修复某型涡轮导向器损伤叶片工艺的可行性。结果表明,当激光功率为730W,保护气流1．5L／min,扫描速度为8mm／s,搭接系数为50％时,可获得宏观和微观上均没有缺陷的熔覆层;熔覆层区组织由柱状枝晶与等轴晶组成,工艺参数影响晶粒大小;激光熔覆层平均显微硬度值为415HV;通过优化工艺参数可达到修复和强化叶片的目的。     

Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

激光熔覆修复45#钢模具的组织及性能研究

目的利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末修复45#钢模具磨破损区域。方法采用两种方法对磨破损区域进行修复,洛氏硬度机(HR-150DT)、显微硬度计(HVS-1000)和蔡司高级金相显微镜对熔覆熔覆层的表面硬度、金相组织和显微硬度分析对比。结果,在同一工艺参数(激光功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压7V)下,磨破损区域选择环状进行修复较好,熔覆层宏观表面相对平整光滑,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.5倍;熔覆层微观组织分析可知:熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部分组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高约3倍。结论利用激光熔覆技术修复模具磨破损区域具有应用价值。     

A robust design in hardfacing using a plasma transfer arc

This paper presents the use of the Taguchi-regression method in developing the optimal plasma transferred arc welding (PTAW) process for obtaining high hardfacing quality characteristics. An “optimal” process means that the best performance characteristic would be produced while the least number of process parameters are involved. In the experimental tests, the surface hardening process is conducted using Cobalt-based and Nickel-based powdery metal materials together with L₁₈ orthogonal arrays. The dependent variable, wear, obeys the-smaller-the-better quality characteristic, and the performance statistics, the signal-to-noise ratios (SNRs), are obtainable. The experimental results show that the most efficient process parameters based on analysis of variance are set as follows: hardfacing material, the accelerating voltage, the powder feed rate , and the pre-heat treatment temperature. They account for almost 90% of the total variance of wear. Under the optimal setting, the average error rates for using Taguchi and Taguchi-regression methods are 7.05 and 5.50%, respectively. The outcome of the experiment indicates that predicted values of the optimal setting fit well with the actual data. The reproducibility of the optimal plasma transfer arc hardfacing is obtained from the experimental data of the confirmation run. A reliable analysis based on the results from plasma transfer arc hardfacing conditions can be achieved through the Taguchi-regression method.     

65Mn钢表面激光熔覆温度场模拟及性能研究

为了探究不同激光熔覆工艺参数对温度场的影响,利用ANSYS软件对激光熔覆温度场进行模拟。在选定工艺参数下,通过激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Ni60A合金粉,并与镍基焊条电弧焊试验进行对比。对两种熔覆层的显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行观察和测试。结果表明：激光熔覆温度场的最高温度与激光功率、频率成正比,而与扫描速度成反比。在激光功率580 W,扫描速度100 mm/min,频率4 Hz,脉宽8 ms的工况下,温度场最高温度达到2 092.1℃。激光熔覆层主要由等轴晶、柱状晶组成,而电弧焊覆层组织的晶粒组织粗大,存有大量树枝晶。激光熔覆层晶粒更加致密,组织均匀,强度、塑韧性性能更好。在硬度与耐磨性方面,激光熔覆层硬度平均值为531.24 HV_0.2,电弧焊熔覆层硬度平均值为492.46HV_0.2,且激光熔覆对硬度的提高效果更加显著。激光熔覆层的磨损率为4.9×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,是基体的3/5。磨损机理由严重的粘着磨损转变为轻微的磨粒磨...     

Comparative study on tribology and microhardness of laser synthesized Ti-Al2O3/Zn coatings on Ti-6Al-4V alloy

ABSTRACT

The study of laser cladding of 90Ti-10Al₂O₃, 90Ti-8Al₂O₃-2Zn and 90Ti-4Al₂O₃-6Zn coatings onto Ti-6Al-4V alloy, with intention to produce defect-less, high microhardness and wear resistant coating was carried out. The coatings were deposited onto Ti-6Al-4V alloy at 900 W laser power and 0.6 m/min laser scan speed. Microstructures and phase constituents of the developed coatings were investigated by using a scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffractometer correspondingly. Vickers microhardness tester and pin-on-disk tribometer were employed to characterize microhardness and wear behaviour of the Ti-Al₂O₃/Zn coatings respectively. SEM was also used to examine the worn track. It was observed that 90Ti-10Al₂O₃ coating yielded optimal microhardness along with maximal wear resistance in comparison to the other coatings and Ti-6Al-4V alloy. It has been established that laser cladding of Ti-Al₂O₃ coating with Zn contents on Ti-6Al-4V alloy alleviates the formation of cracks, however, microhardness and wear properties are negatively affected.     

激光熔覆与激光-感应复合熔覆WC-Ni60A涂层的结构与性能特征

对单纯激光熔覆与激光-感应复合熔覆Ni60A+35%WC涂层的几何外形、稀释率、WC颗粒分布、显微组织与抗干滑动磨损性能进行对比分析。结果表明,单纯激光熔覆的最大激光扫描速度与最大送粉量仅为600 mm.min–1与25 g.min–1,当激光-感应复合熔覆采用相同的工艺参数时,复合熔覆层的宽度、热影响区、稀释率均大于单纯激光熔覆层,厚度却小于单纯激光熔覆层,WC颗粒与析出的碳化物不均匀地分布于复合熔覆层内,复合熔覆层的抗干滑动磨损性能比单纯激光熔覆层的差。但是,激光-感应复合熔覆的最大激光扫描速度可以提高到2 200 mm.min–1,最大送粉量可以提高到75.6 g.min–1,加工效率是单纯激光熔覆的3倍多,复合熔覆层内WC颗粒分布均匀,经检测无裂纹且稀释率仅为5.2%,抗干滑动磨损性能约是单纯激光熔覆层的1.42倍。     

超声速等离子喷涂Ni60A涂层的滚动接触疲劳寿命*

制备高质量的超声速等离子喷涂Ni60A涂层,并研究该涂层的滚动接触疲劳性能及寿命。通过正交试验对Ni60A涂层的4个主要喷涂工艺参数(喷涂电压、喷涂电流、Ar气流量和喷涂距离)进行优化设计,通过分析孔隙率和显微硬度值的大小,综合评价喷涂层质量。利用Image J2x孔隙率计算软件计算涂层孔隙率,利用扫描电镜分析Ni60A粉末和喷涂层的微观结构,采用显微硬度计测定涂层的显微硬度,利用RM-1接触疲劳/磨损多功能试验机对涂层进行不同载荷条件下的接触疲劳试验,并建立Weibull失效概率图。结果表明,通过正交试验可以获得高质量的超声速等离子喷涂Ni60A涂层,超声速等离子喷涂Ni60A涂层的最优喷涂工艺参数为：喷涂电压170 V,喷涂电流370 A,Ar气流量110 L/min,喷涂距离110 mm,通过最优参数制备得到的Ni60A涂层的孔隙率为1.05%,显微硬度为1 086 HV_0.2;在不同接触应力水平下,Ni60A涂层的寿命服从Weibull分布,通过Weibull失效概率图可以在一定范围内预测某一工作载荷下涂层的接触疲劳寿命。     

高硬度多微孔小型零件激光表面精密熔覆钴基合金涂层提高耐冲蚀性能研究

高硬度多微孔小型零件的结构特点为其表面熔覆强化带来了较大难题。采用辅助工艺装置及同轴送粉激光熔覆方法对以阀座为代表的高硬度多微孔小型零件进行激光表面熔覆钴基合金涂层强化处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及激光显微镜等分析、测试仪器对激光熔覆层宏观形貌、微观组织及显微硬度进行表征,采用燃油喷射试验台对激光熔覆及未熔覆处理阀座使用寿命进行对比考核测试。结果表明,采用纯铜辅助工艺装置,在保证熔覆层良好成形的同时,避免了高硬度小型零件在激光熔覆过程中烧蚀、高温回火等现象的产生,有效解决了小型零件激光熔覆难题。采用镶嵌碳棒的方法有效地解决了熔覆层堵塞微孔的难题。激光熔覆后的钴基合金涂层主要由γ-Co、CoCx、Cr23C6、W5Si3等相组成,微观组织表现为由枝晶及共晶组成的亚共晶组织。熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合。激光熔覆处理后的阀座表面耐油流冲蚀性能明显增强,使用寿命提高40%。     

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。     

WC颗粒增强镍基涂层改善制动盘组织与磨损性能

为提高汽车制动盘耐磨和高温氧化性能,延长其使用寿命,采用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了以WC颗粒为增强相的Ni基复合涂层.借助SEM和XRD等表征手段对制动盘表面涂层进行了组织和物相分析,利用维氏硬度计测试了制动盘表面涂层截面显微硬度分布,通过摩擦磨损实验研究了制动盘表面涂层的磨损性能.研究表明,制动盘表面涂层主要由γ-（Ni,Fe）固溶体、均匀分布WC颗粒和碳化物抗磨损相组成.涂层平均显微硬度HV0.2670,显微硬度值波动较小较为平稳,证明涂层组织比较均匀.在多种强化效果共同作用下,制动盘表面涂层的磨损量与基材相比明显减小,仅为基材的20％,抗磨损性能显著提高.     

Surface microgeometry of powder coatings in slipping friction: A Markov approach

The formation of wear-resistant powder surface coatings with slipping friction may be described by a statistical approach based on continuous Markov processes. The coordinates of the equilibrium frictional surface are shown to be normally distributed. The correlation of the parameters of surface wear is investigated.     

Influence of CrC addition in Ni-Cr-Si-B flame sprayed coatings on microstructure, microhardness and wear behaviour

In the present paper the influence of the addition of chromium carbide (CrC) particles on the microstructure, microhardness and abrasive wear behaviour of flame sprayed Ni-Cr-Si-B coatings deposited on low carbon steel substrate has been reported. Wear behaviour of the coatings was evaluated with a pin-on-block wear system against SiC abrasive medium (120 & 600 grades) over a range of normal load (5–20 N). It was observed that the wear behaviour is governed by the material related parameters (microstructure, microhardness of coating) and test parameters (abrasive grit size and normal load). The addition of CrC reduces the wear rate three to eightfold. Wear resistance was greater against coarse abrasives at high loads than against fine abrasives. Heat treatment of both unmodified (1004) and modified powder (1004-10%CrC, 1004-20%CrC) coatings deteriorated the abrasive wear resistance. SEM study of wear surfaces showed that wear of the coatings largely takes place by groove formation, plowing and scoring. Electron probe micro analysis (EPMA) of the coating was carried out for composition and phase analysis.