钴基合金等离子熔覆工艺研究与优化

目的优化钴基合金等离子熔覆工艺参数,提高熔覆层的成形质量。方法以熔覆于Q235钢表面的多道钴基合金耐磨涂层为研究对象,开展正交试验,利用MIRA3X-MHX型扫描电子显微镜分析涂层组织结构及不同区域的物相成分,采用KEYENCE VHX-5000超景深显微镜和HXD-1000TMC/LCD维氏显微硬度计对熔覆层表面平整度和横断面的显微硬度进行测量分析,并结合灰关联分析法和极差分析法,探究工作电流、扫描速度和送粉速度对熔覆层表面平整度和显微硬度的综合影响,优化出最佳工艺参数组合。结果工作电流对熔覆层成形质量的影响最为显著,其次是扫描速度、送粉速度。各组熔覆层横断面纵向显微硬度的波动情况大致相同,且最大显微硬度均出现在距离上表层约0.4 mm处,熔覆层平均显微硬度是基体材料的3倍多。熔覆层中上部的组织结构分布均匀且致密,随着熔覆层深度的增加,熔覆层稀释率呈增大趋势,显微硬度逐渐降低。在工作电流为95 A、扫描速度为90 mm/min、送粉速度为12r/min的工艺参数下,熔覆层与基板结合良好,无气孔和空隙,横断面平均显微硬度较高,且熔覆层表面较为平整。结论经等离子熔覆成形质量工艺参数优化后,熔覆层表面性能有效提高,该结果可为等离子熔覆技术应用于易磨损工件的耐磨性研究提供参考。     

刮板输送机中部槽的等离子弧增材修复工艺

采用正交试验方法,使用等离子弧增材修复技术在K360钢表面制备了不同参数下的铁基合金耐磨层,观察了耐磨层的表面成形和横截面形貌,分析了工艺参数对耐磨层边缘平直度、熔深、熔宽、余高和稀释率的影响,以耐磨层表面边缘平直度和稀释率为评价指标优化了工艺参数,并对优化后工艺参数下的耐磨层进行了显微硬度测试和微观组织观察。结果表明,当熔覆电流为190 A,送粉速度为46 g/min,扫描速度为30～35 cm/min时,耐磨层表面成形较好、稀释率较低,为优化的工艺参数。选择熔覆电流为190 A,送粉速度为46 g/min,扫描速度为30 cm/min进行增材修复试验,该参数下的耐磨层硬度值较高,平均硬度为HV_(0.3)587.5,耐磨层的显微组织主要由马氏体和碳化物组成。     

等离子熔覆技术的研究现状及展望

等离子熔覆技术是一种高效且应用广泛的表面处理技术,具有与基体结合良好、设备成本低、工作环境无污染及操作简单等优点。从等离子熔覆工艺参数研究、等离子熔覆合金涂层、等离子熔覆颗粒增强金属基复合涂层、等离子熔覆层质量调控方法、等离子熔覆技术应用等五个方面,介绍了等离子熔覆技术当前的发展概况。其中,关于等离子熔覆工艺参数研究方面,阐述了熔覆电流、离子气体流量、送粉气体流量、粉末送粉量、焊枪摆动幅度、焊接速度、喷嘴与工件之间的高度及多道搭接时搭接率等参数对涂层组织性能的影响;在等离子熔覆合金涂层方面,介绍了等离子熔覆用合金粉末及其引入方式的研究进展;在等离子熔覆颗粒增强金属基复合涂层方面,叙述了增强颗粒及其添加方式的最新研究成果;在等离子熔覆层质量调控方法部分,阐述了预热缓冷、热处理、外加磁场、机械振动、超声波辅助、加入变质剂及添加稀土元素等手段对熔覆层的质量调控作用;在等离子熔覆技术应用方面,介绍了等离子熔覆技术在矿山机械、汽车零部件再制造以及阀门修复等领域的应用。最后对等离子熔覆技术的应用前景及发展趋势做出了展望。     

大模数齿条裂纹等离子弧熔覆修复试验

针对齿轮齿条爬升式升船机大模数齿条大裂纹缺陷,采用等离子弧熔覆技术进行了裂纹修复试验研究。试验件基材为40CrMo钢并预制裂纹,熔覆填充材料为Fe35合金粉末,研究了等离子弧熔覆电流、等离子气流量、氩气流量、预热温度和扫描速度等工艺参数对熔覆层性能的影响,并采用显微硬度计、摩擦磨损测试仪及材料高温性能试验机,检测熔覆层硬度、摩擦磨损和抗拉性能。结果表明,等离子弧熔覆最佳工艺参数为:扫描速度150 mm/min,预热温度150℃,熔覆电流120 A,离子气流量5 L/min,氩气流量10 L/min,熔覆层横截面硬度比基材的提高14.0%,磨损量比基材的少78.9%,抗拉强度达到1 096 MPa,伸长率为9%,熔覆层致密性良好,无裂纹和气孔等缺陷。     

基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化

为了在Q235钢基材上制备出性能优良的铁基合金熔覆涂层,开展基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法研究.根据熔覆机工艺能力和实践经验选取待优化工艺参数范围,运用均匀化设计方法产生混合水平实验表.采用“光内送粉”在Q235钢基材上制备铁基合金(Fe45)熔覆层,利用超景深显微镜和维式显微硬度计分析了熔覆层的表面形貌、稀释率及硬度.基于实验数据逐步回归分析扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度对熔覆层稀释率和显微硬度的影响.结果 表明:不同工艺参数对熔覆层的稀释率及显微硬度具有显著影响;回归分析的三次多元多项式适合于表征工艺参数对熔覆层稀释率和显微硬度的影响规律,回归方程的交互项表明扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度的交互作用影响着稀释率和显微硬度;对稀释率和显微硬度进行数学回归,分析发现该铁基合金粉末的激光熔覆最佳工艺参数为:扫描速度7 mm/s、离焦量2 mm、送粉速度22 g/min、激光功率2.7 kW.验证实验表明,以最优参数制备的熔覆层硬度均匀度高、与基材形成了连续的白亮凝合线,无裂纹及气孔,熔覆层整体质量较好.     

反应氮弧熔覆TiCN/Fe涂层工艺优化及耐磨性

应用反应氮弧熔覆技术,以Ti粉、石墨粉作为Ti源和C源,以N2兼作保护气和反应气体,在Q235钢基体表面制备了耐磨性能优异的TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层.采用5因素4水平正交实验法,研究了熔覆电流、钨极直径、氮气流量、熔覆速度和预涂厚度对涂层耐磨性的影响规律,优化了工艺参数.结果表明:熔覆电流、氮气流量和熔覆速度对涂层耐磨性的影响高度显著,预涂厚度对涂层耐磨性的影响一般,而钨极直径基本不影响涂层的耐磨性.优化的最佳工艺为:熔覆电流200 A,钨极直径1.6 mm,氮气流量12 L·min-1,熔覆速度2 mm·s-1,预涂厚度1.5 mm.     

镍基碳化钨合金粉末激光熔覆工艺的研究

采用同步送粉方式在16Mn钢表面熔覆镍基碳化钨合金粉末.通过对不同激光熔覆工艺参数下的宏观形貌以及微观组织进行研究分析,较详细地探讨激光熔覆功率以及扫描速度对熔覆层熔覆质量的影响.通过对不同工艺参数下的熔覆层进行显微组织分析以及EDS能谱分析,对熔覆层微观组织种类、分布以及碳化钨硬质相组织分布不均匀性进行研究,总结出激光工艺参数对熔覆层的影响规律.最后得出镍基粉末+30％碳化钨(钴包WC)粉末在功率3.0kW、熔覆速度1000 mm/min的工艺参数下为最佳熔覆效果.     

45钢表面激光熔覆层成形效果及稀释率研究

为改善45钢的表面性能,利用YLS-4000型光纤激光器在45钢表面激光熔覆镍基陶瓷复合涂层。采用正交实验,研究激光功率、扫描速度及镍包WC添加量对熔覆层表面形貌、几何参数与稀释率以及显微硬度的影响。结果表明:当试样的激光功率和扫描速度都为最大时(P=2000 W,Vs=16 mm/s),镍包WC质量分数为20%,在试样表面出现了较多的裂纹且熔覆层的表面平整度是所有试样中最差的。激光功率对稀释率的影响最大,扫描速度次之,镍包碳化钨对稀释率的影响最小。稀释率控制在5%左右为宜,且可通过调节工艺参数来控制稀释率的大小。     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

高强钢电弧增材成形尺寸与工艺参数建模及模型优化

采用Design-Expert软件和二次回归旋转试验建立高强钢电弧增材成形尺寸与工艺参数之间的数学模型,并对模型进行优化。结果表明,模型拟合度良好。通过交互作用响应面分析各工艺参数对层高和层宽的交互作用,各工艺参数对层高的影响大小依次为:送丝速度堆积速度熔-覆电流;各工艺参数对层宽的影响大小依次为熔覆电流堆积速度送丝速度。     

齿轮钢表面激光熔覆Ni基涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在18CrNiMo7-6齿轮钢表面制备Ni基涂层，研究激光功率、扫描速度和送粉率对Ni基涂层熔覆质量和微观组织的影响，建立激光熔覆工艺参数与涂层宏观尺寸、微观组织和显微硬度之间的关系。结果表明，随着激光功率的增大，涂层的熔高、熔宽、熔深增大，微观组织细化，显微硬度增大；随着扫描速度的增大，涂层熔高、熔宽、熔深减小，微观组织粗化，显微硬度减小；随着送粉率的增大，涂层的熔高增大，熔宽先增大后减小，熔深减小，涂层微观组织细化，显微硬度增大。以涂层宏观形貌、微观组织结构和显微硬度为涂层质量评估指标，优选得到的最佳工艺参数为：激光功率700 W,扫描速度2 mm/s,送粉率11.1 g/min。     

U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25％WC涂层工艺参数优化的研究

目的研究U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层的最佳工艺参数。方法首先通过单道单因素试验初步选取激光功率、送粉量、扫描速度和光斑直径4个工艺参数,然后进行4因素3水平的单道正交试验,以熔覆层的宽度、高度和稀释率作为判断熔覆层质量的指标,做极差分析,最后得到最优工艺参数并分析了熔覆层的显微硬度及显微组织。结果单道单因素试验及单道正交试验得到的工艺参数均为:激光功率1500 W,送粉量4 g/min,扫描速度6 mm/s,光斑直径2.2 mm。通过单道正交试验极差表分析发现,工艺参数对质量指标的影响程度不同,对熔覆层宽度的影响为扫描速度送粉量激光功率光斑直径,对熔覆层高度的影响为送粉量扫描速度光斑直径激光功率,对熔覆层稀释率的影响为送粉量光斑直径扫描速度激光功率,对比发现送粉量是熔覆层的最大影响因子。熔覆层的显微硬度最高可达到1170HV,是基体的3.7倍。结论在U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层,可以制备出光滑且紧密结合的熔覆层,且表面硬度明显提高。     

液压支架材料表面激光熔覆Ni60高硬耐磨涂层的性能

为实现损伤液压支架立柱的再制造修复,采用激光熔覆技术在液压支架立柱材料27SiMn钢表面制备Ni60合金涂层。通过正交试验法研究激光工艺参数对涂层稀释率的影响规律并确定最优工艺参数。利用超景深显微镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等分析了涂层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明,影响熔覆层稀释率的因素由大到小依次为：激光功率>扫描速度>送粉速度>离焦量。以稀释率为指标的最佳工艺参数组合为A₁B₃C₃D₃,即激光功率为1500 W、扫描速度为22 mm/s、离焦量为+1 mm、送粉速度为12 g/min。熔覆层整体晶粒细小均匀,涂层上部主要由等轴晶组成,中部主要由等轴晶和树枝晶组成,下部则主要由沿熔合界面生长的胞状晶及柱状晶组成。熔覆层的平均硬度值为729.5 HV0.5,是基体硬度的2.32倍,最高硬度出现在熔覆层顶部的等轴晶区,为756.9 HV0.5。熔覆层的显微硬度压痕棱边平直、四角光滑无裂纹,具有良好的韧性。熔覆层的摩擦系数明显低于基材,且稳定性好于基材,磨损量仅为基材的58%...     

铝合金变极性等离子弧平焊工艺

分析了薄板铝合金变极性等离子弧平焊工艺稳定性机理。试验采用自行研制的变极性等离子弧焊接电源,对1060铝合金薄板采用变极性等离子弧平焊工艺,分析了在变极性等离子弧焊接过程中,焊接电流、离子气流量、送丝速度等参数对焊缝成形的影响,获得了良好的焊缝质量。     

等离子弧喷焊原位TiN颗粒增强复合材料强化层工艺参数优化

对等离子弧喷焊原位TiN颗粒增强复合材料强化层工艺参数进行正交优化试验,采用极差分析法,研究喷焊电流、焊接速度及送粉量对强化层表面硬度和磨损失质量的影响规律。研究结果表明,影响强化层表面硬度和磨损失质量的因素主次顺序依次为焊接电流、送粉量、焊接速度;最优工艺参数为:焊接电流63 A,送粉量6.5 g/min,焊接速度0.8 mm/s。优化后的强化层表面硬度达到HV0.5934,磨损失质量仅为9.8 mg,性能明显提高。     

激光熔覆镍基碳化铬与镍基碳化钨涂层对比研究

对激光熔覆镍基碳化钨与镍基碳化铬涂层组织性能进行了研究.结果表明,激光熔覆镍基碳化铬涂层搭接区与非搭接区组织有较大区别,搭接区涂层主要由MxCy相组成,非搭接区出现许多菱状硬质CrxCy碳化物;激光熔覆搭接方式对镍基碳化钨组织影响不大.镍基碳化铬涂层平均显微硬度为920 HV0.2,比镍基碳化钨硬度约低180 HV0.2,多道搭接对镍基碳化钨硬度影响不大,但镍基碳化铬的平均硬度下降为800 HV0.2.单道激光熔覆镍基碳化铬涂层耐磨性要高于多道搭接激光熔覆;但不同搭接方式激光熔覆碳化钨的涂层耐磨性相差不大.单道激光熔覆涂层耐腐蚀性比多道搭接激光熔覆涂层耐腐蚀性好,同含量下镍基碳化铬的耐腐蚀性比镍基碳化钨好.     

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr_3C_2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析.结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压.Cr_3C_2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500 A,电压65 V,喷涂距离100 mm,送粉气流量7 L/min.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层.     

工艺参数对钴基合金等离子熔覆残余应力的影响

目的 探究钴基合金等离子熔覆在不同工艺参数下残余应力的分布规律,选取最优工艺参数组合,以达到降低残余应力的目的。方法 设计正交试验,采用等离子熔覆技术制备9组不同工艺参数下单道钴基等离子熔覆样件,利用盲孔法对每个样件的熔覆起点、中间位置及终点位置的残余应力进行测量,分析工作电流、扫描速度、送粉速度等工艺参数对残余应力的影响规律。结果 工件表面残余应力主要以拉应力为主,其中间位置的残余应力最大。各个位置平行于扫描路径方向的残余应力均大于垂直于扫描路径方向的残余应力。当工作电流为92 A、扫描速度为100 mm/min、送粉速度为12 r/min时,所成形的样件残余应力最小。结论 工作电流对熔覆起点和终点平行于扫描路径方向的残余应力影响最为显著,其余各位置各方向上,影响最显著的因素为扫描速度。工作电流越大,残余应力越大;随着扫描速度的增大,残余应力不断变小;随着送粉速度的增大,残余应力有增大的趋势。选取合适的工艺参数组合能够有效地控制残余应力。     

氩弧熔敷原位自生TiC增强Ni基复合涂层的显微组织及工艺

采用MW3000型氩弧焊机在16Mn钢表面进行熔敷,原位生成TiC颗粒增强Ni基复合涂层.研究了氩弧焊接工艺参数(焊接电流、焊接速度、氩气流量)对熔敷层性能和质量的影响,利用SEM、XRD等手段对熔敷层显微组织和物相进行了研究.结果表明,氩弧焊接电流、焊接速度等工艺参数的合理匹配是原位生成TiC颗粒的关键因素.焊接电流为120 A、焊接速度为8 mm/s、氩气流量为10-12 L/min时能获得良好的性能及表面成形复合涂层.原位生成的TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中,涂层的显微硬度可达1 100 HV.     

等离子转移弧堆焊碳化钨/Ni基复合材料堆焊层的参数优化（英文）

采用等离子转移弧堆焊技术制备高碳化钨含量的镍基复合材料(Stelcar 65 合金),并通过正交试验优化Stelcar 65合金的堆焊参数。堆焊电流、送粉率和堆焊速度等参数均对碳化钨的分解有显著影响。正交试验优化后的最佳堆焊电流、最佳送粉率和最佳堆焊速度分别为100 A、25 g/min和40 mm/min,堆焊层无裂纹、无分解。并对优化后的堆焊层显微组织和显微硬度进行分析。