冲压模具激光熔覆快速修复与表面强化技术研究

研究了一种激光熔覆快速修复与表面强化冲压模具的新技术,该技术特点是采用激光熔覆的方法和专用Ni基碳化钨合金粉末对模具的破损部位进行修复或对模具的表面进行强化.应用该技术对破损的高硬压轮模具进行了修复,得到了无气孔与裂纹的金属陶瓷层,延长了高硬压轮模具的使用寿命.     

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。     

激光熔覆镍基合金粉末最佳工艺参数的选择

在30CrMnSi表面进行了Ni-25粉末的激光熔覆试验。在保持保护气体流量不变的情况下,通过改变激光的功率和扫描速度,进行不同工艺条件下的单道激光熔覆试验。试验表明,当激光功率为1 500W,扫描速度为7mm/s时,熔覆层金相组织细小且无裂纹。     

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。     

选择性激光烧结金属件精度和密度的研究

金属件成形精度和密度是快速成形技术在工业应用中的关键问题之一。通过对覆膜金属粉末选择性激光烧结 ,研究了激光烧结工艺参数激光功率、扫描速度、扫描间距、单层层厚 ,烧结体厚度对金属件成形精度和密度的影响关系 ,并得出了一个分析 X、Y轴方向尺寸误差的定性公式 ,给出了烧结工艺参数优化的方法 ,而且优化了一组烧结工艺参数 ,用此工艺参数成功烧制出金属原型件     

金属粉末激光快速成形技术及发展现状

金属粉末激光快速成形技术是在快速原型技术和激光熔覆技术基础上发展起来的一项先进制造技术。鉴于它与传统制造相比所具有的突出优点,各研究机构竞相研究。其中美国激光工程化近净成形（LENSR）快速制造技术、Lasform^TM技术和金属直接沉积技术（DMD）代表了当今金属粉末激光快速成形技术发展趋势。论文介绍了我校实验室在这方面所做的一些研究工作。     

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.     

Research on the forming process of three-dimensional metal parts fabricated by laser direct metal forming

To improve the forming quality of parts fabricated by laser direct metal forming (LDMF), the forming process of three-dimensional parts under open-loop LDMF system was studied in this paper. The influencing rule of scanning space on the forming quality was studied, and the optimal scanning space was derived. The software of control system about scanning style is also optimized, and thus, the forming quality of parts is improved. During fabricating three-dimensional parts, uneven heat distribution caused by multi-overlapping is one of the main factors affecting the sidewall forming quality. To solve the uneven heat distribution, the strategy of changing scanning speed was put forward. The influence of the standoff distance on the height of single-trace cladding layer was studied, and it was suggested that uneven surface of parts was caused by instability of process parameters, which could be compensated automatically in the condition of suitable standoff distance in the process of LDMF. Thus a so-called self-regulation effect is reached. Typical multi-overlapped parts with good forming quality are fabricated using the above-mentioned methods.     

球墨铸铁摩擦副激光熔覆处理层摩擦磨损研究

采用激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备了原位析出颗粒增强金属基复合材料表层.以激光强化的球墨铸铁为上试样、灰铸铁为下试样,进行了标准的SRV快速磨损试验.结果表明:熔覆层致密,冶金结合良好,与灰铸铁配副,磨损深度分别为0.84μm、1.79μm,摩擦系数在0.065-0.078内变化,摩擦系数随摩擦时间的增加呈逐渐降低的趋...     

交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变

通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。     

Process improvement in laser hot wire cladding for martensitic stainless steel based on the Taguchi method

Laser hot wire cladding, with the prominent features of low heat input, high energy efficiency, and high precision, is widely used for remanufacturing metal parts. The cladding process, however, needs to be improved by using a quantitative method. In this work, volumetric defect ratio was proposed as the criterion to describe the integrity of forming quality for cladding layers. Laser deposition experiments with FV520B, one of martensitic stainless steels, were designed by using the Taguchi method. Four process variables, namely, laser power (P), scanning speed (V _s), wire feed rate (V _f), and wire current (I), were optimized based on the analysis of signal-to-noise (S/N) ratio. Metallurgic observation of cladding layer was conducted to compare the forming quality and to validate the analysis method. A stable and continuous process with the optimum parameter combination produced uniform microstructure with minimal defects and cracks, which resulted in a good metallurgical bonding interface.     

激光熔覆技术的工艺过程及应用

激光熔覆技术是一种材料表面改性处理的新技术,具有广阔的应用前景。本文首先介绍了激光熔覆层的成形状况,对熔池成分的均匀化机理进行了分析,针对熔覆层容易产生裂纹的缺陷,从技术层面提出了解决和缓解的办法。阐述了激光熔覆工艺过程中合金粉末和保护气体的选择原则、合金粉末的供给方式、激光工艺参数的预定以及合金粉末和激光工艺参数的优化流程。简述了激光熔覆技术在零件表面修复、汽车、航空航天和生物医学等领域的应用状况,最后指出激光熔覆技术在今后进一步的研究重点。     

浅析激光熔覆高速钢刀具制备工艺过程

刀具表面强化处理是提高刀具耐磨性及其使用寿命的重要途径之一.将激光熔覆技术的优势和切削加工对高速钢刀具的使用要求结合起来,分析了激光熔覆改善高速钢刀具性能的可行性和经济性,研究了激光熔覆制备高速钢刀具的工艺流程,针对熔覆过程中出现的主要问题,如合金粉末的研制、激光工艺参数的优化和熔覆层裂纹倾向等进行了探讨并给出了具体的...     

工艺参数对激光合金化层裂纹的影响

主要介绍了在30CrMnSi表面进行Ni-25粉末的激光合金化试验。在保持频率和脉宽不变的情况下,通过改变激光的电流大小和扫描速度,进行不同工艺条件下的单道合金化试验。试验表明,激光工艺对合金化层裂纹敏感性有明显影响。通过分析得出,当激光电流为170A,扫描速度为1.3mm/s时,能够得到较好的合金化层,合金化层没有裂纹。     

The Effects of Material Composition on the Quality of Ceramic-Metal Composite Cladding onto Al-alloys with a Pulsed Nd-YAG Laser

A pulsed Nd-YAG laser was adopted in this research in order to investigate the effects of ceramic–metal composite cladding processes on Al-alloys. The effects of various compositions of substrate Al-alloys and ceramic–metal composite powders on the cladding quality of high-power pulsed Nd-YAG laser cladding on Al-alloys was investigated using a constant energy intensity to isolate the materials as the variable. The cladding of a (SiC + Al-Si) ceramic–metal composite layer onto an A6061 Alalloy always caused serious shrinkage cavities within the substrate material. The cladding of a (WC + Al) ceramic– metal composite layer onto an A6061 Al-alloy significantly reduced the number of shrinkage cavities created within the substrate layer. The penetration depth of (WC + Al) cladding is, however, slightly less than that of (SiC + Al-Si) cladding.     

金属粉末激光成形基体表面粘结性研究

金属粉末激光成形技术作为一种新的快速成形技术 ,将传统快速原型技术与激光熔覆技术相结合 ,用于研究具有任意复杂形状或者复杂材料组分金属材料零件 /模具的快速制造技术 ,并可以直接成形金属功能零件。成形加工过程中成形零件与基体表面的粘结牢固性直接决定加工是否可以顺利完成。采用低碳钢作为基体材料 ,基体表面经过打磨、刨削、氧化和磷化等四种不同处理方式进行粘结性试验 ,试验表明磷化表面粘结性能最佳并能成功地应用到金属粉末激光成形工艺中。     

选区激光熔化快速成型扫描路径优化算法研究

本文针对选区激光熔化成型过程中所存在的翘曲变形、球化等现象及其成因进行了简要分析,并且结合相关文献,提出了重复扫描和分区扫描相结台的路径生成算法.分区避免了长线扫描,因而可以有效减小翘曲变形,一个层面上重复扫描可以减小层间的内应力,并且可以提高熔化层的表面质量,因而此种扫描路径生成算法可以有效地改善零件的成型质量.     

Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Ni/WC合金工艺研究

研究了Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Ni/WC合金时激光功率、扫描速度和离焦量3个工艺参数对熔覆层性能的影响,并通过选择合适的工艺水平进行正交试验,从而得到熔覆层硬度和耐磨性能优良的较优工艺参数.     

金属构件选区激光熔化快速成型铺粉控制系统研究

选区激光熔化（SLM,Selective Laser Mching)技术是直接将选区内金属或合金粉末逐层熔化,堆积成一个冶金结合,组织致密的实体,其外形不需进一步加工,经抛光或简单表面处理可直接作模具。本文是在自行研制的国内首台金属构件直接选区激光熔化实验样机设备基础上,介绍分析了该设备的控制系统,重点介绍了选区激光熔化设备铺粉控制系统,它是该技术能否达到预期目标的关键因素之一,并且对其铺粉精度进行了试验验证,为金属构件直接选区激光熔化成型工艺研究奠定了基础。     

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...