TC4钛合金单道激光熔覆的工艺研究

为了得到TC4(Ti-6Al-4V)钛合金单道激光熔覆的最佳工艺参数组合,在TC4钛合金表面熔覆Ni60A粉末。采用IPG光纤激光器和同轴送粉系统进行激光熔覆实验,找出激光功率、送粉电压和扫描速度对熔覆层外观几何尺寸的影响规律以及对表面硬度、显微硬度和微观组织质量的影响,通过相互分析对比,找到一组最佳的工艺参数组合。当激光功率500W、送粉电压12V、扫描速度2mm/s时,得到的单道熔覆层外观形貌平整,表面硬度和显微硬度最高,并实现了良好的冶金结合。     

送粉激光熔覆界面特性及熔覆层稀释率

通过调整扫描速度、送粉速率、熔覆材料颗粒度进行单道送粉激光熔覆试验 ,借助显微组织分析、扫描电子显微分析、透射电子显微分析 ,研究了工艺参数对送粉式激光熔覆层与基体间结合界面形态及界面附近组织结构的影响规律 :工艺参数对熔覆层稀释率的影响作用 ,提出熔覆层界面附近局部稀释率的概念     

Ni/Wc粉末单道熔覆层宏观形貌的实验研究

为了研究在Cr12MoV基体表面上进行单道激光熔覆75％Ni60+25％Wc过程中激光能量密度和粉末面密度对熔覆层宏观形貌影响.设计以送粉电压、激光功率和扫描速度为主要因素的正交实验.以熔覆层的宽度和高度的比值、最大熔覆厚度和稀释率作为检测熔覆层宏观形貌的评价指标,采用直观分析法和方差分析法对实验数据进行处理.实验结果表明:在一定工艺参数范围内,当激光能量密度在(100～300)J/mm2且粉末面密度在(50～150)g/mm2的区间内,激光能量密度与粉末面密度的比值达到(1.5～2.0)之间时,可以得到宏观形貌较好的单道熔覆层;熔覆层的宽高比随着粉末面密度的增大而减小,熔覆层的极限厚度随着粉末面密度的增大而逐渐增大,稀释率随着激光能量密度与粉末面密度的比值增大而减小;通过设定边界条件找寻最佳工艺参数组合:激光功率1500(W),扫描速度3(mm·s-1),送粉电压8(V).为Cr12MoV冷冲模具修复工艺提供数据参考.     

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。     

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。     

激光熔覆镍基碳化钨工艺研究

利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,探究45#钢表面多道激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末最佳工艺参数。首先通过改变单因素变量,得出单道激光熔覆时最佳激光功率、送粉电压和扫描速度,进一步确定离焦量和搭接率的选取,最后进行激光熔覆梯度涂层实验。单道实验中最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s,离焦量3mm,表面洛氏硬度(HRC:60)是基体(HRC:22)的3倍;当Ni60A粉末作为底层材料时,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层组织晶粒的形状在扫描方向上呈现出逐渐增大,熔覆层底层与上层冶金结合很好,其组织晶粒过度连续;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳,最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s、离焦量3mm、搭接率25.47%。     

激光熔覆层形貌尺寸预测研究

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆层形貌有很大影响,利用多元线性回归分析确定了主要工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)和熔覆层形貌(熔覆层高度、宽度)之间的对应关系。     

激光熔覆成形金属薄壁结构的试验研究

试验研究了较低功率的激光熔覆成形金属薄壁结构及其影响因素。成形金属薄壁结构的能力对零件薄壁部位的成形和小型零件的制造十分重要。由于传统的激光表面处理工艺观念的影响、对激光单道熔覆成形薄壁结构过程及其规律的认识不够,目前成形薄壁结构的能力较差。试验研究了用与表面处理工艺不同的、功率和光斑尺寸较小的CO2激光进行单道熔覆成形薄壁试样,试验结果表明较低功率、较小光斑的激光与适当的扫描速度、送粉速度等配合可以得到壁厚最小为0.4 mm的薄壁结构。激光单道熔覆的壁厚与工艺参数和工件高度有关,粉末流与激光束之间的同轴度和送粉速度的稳定性等因素也影响薄壁结构的成形。     

送粉式激光熔覆粉末有效利用系数的影响因素

系统地研究了Ni基合金自动送粉激光熔覆工艺参数对粉末有效利用系数的影响规律，利用金相法检测了不同工艺条件下单道熔覆层的宏观参数，定量计算了单位质量熔覆材料的比能和实际输入的比能，根据这两个参数随工艺参数的变化规律，成功解释了在激光参数一定的条件下粉末有效利用系数随扫描速度的增大而增大，随送粉速率的增大而增大的变化规律。对粉末有效利用系数随扫描速度的变化出现最大值的现象也给出了合理的解释。     

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/E21,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/E21.6,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/E21.1,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都会增大,宽高比ɑ减小。综上采用"三光束光内同轴送丝"新方法对不锈钢304材料的丝材和基材进行激光熔覆试验,工艺参数组合方案满足1.5≥E1/E21.1,可以制备出表面形貌佳熔覆层。