[机械装备再制造]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。     

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。     

矿用滑靴40CrNi2Si2MoVA激光熔覆涂层的性能研究*

为了提升平滑靴的使用寿命,采用长边单向、短边单向、长边双向和短边双向4种扫描方式在平滑靴基体上制备40CrNi2Si2MoVA涂层,研究其宏观形貌、微观组织、硬度、耐磨性,并通过现场上机实验对不同涂层的平滑靴综合使用寿命进行评估。结果表明：4种扫描方法制备的熔覆层与基体均有良好的冶金结合,表面无比较明显的气孔以及裂纹;熔覆层微观组织主要由胞状晶、树枝晶、柱状晶、等轴晶组成;采用长边单向扫描时,熔覆层的晶粒更加致密,质量最好,采用单向扫描时熔覆层的显微硬度高于双向扫描时的显微硬度,采用短边单向扫描时熔覆层耐磨性有着很明显的优势。上机实验表明,40CrNi2Si2MoVA涂层对平滑靴的使用寿命有着很大的提升。     

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。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

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。     

合金成分对激光熔覆TiC-TiB_2复合涂层组织性能影响

为增强材料表面硬度和耐磨性,以Ti O2-Al-B4C-C作为粉末体系,利用激光熔覆技术在45#钢基材表面上制备了Ti C-Ti B2增强复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同含量的Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末对涂层组织性能的影响。结果表明:复合涂层与基材冶金结合,无裂纹和气孔等缺陷,Ti C、Ti B2弥散分布于涂层中;随着Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量的增加,涂层组织中Ti C、Ti B2及等轴晶的量逐渐增多;熔覆层的硬度也逐渐增加,当合金粉末含量为70Wt%时,熔覆层硬度最高,为基材的4倍。Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量为50Wt%时,熔覆层磨损量最小,耐磨性最好     

等离子熔覆超厚金属-陶瓷梯度涂层的工艺与组织

用等离子熔覆预先涂敷于碳钢表面的多层Ni60B TiC涂层,通过成分设计和工艺参数的优化,得到优良的超厚金属-陶瓷梯度材料。用光学显微镜、显微硬度计等对熔覆层中的显微组织,TiC的粒径、含量和形貌,涂层的硬度进行了研究。结果表明:涂层中的组织、成分呈明显的梯度分布;等离子束熔覆层底部为较粗大的等轴晶;中部为胞状树枝晶;熔覆层顶部是较规则的树枝晶;从熔覆层底部到顶层,TiC的粒径和含量呈梯度变化,TiC的形貌由球状过渡到花瓣状、团簇状;涂层的硬度也呈梯度分布。     

增材制造成形方向对冲蚀磨损性能的影响*

增材制造的零部件由于逐层制造而具有各向异性,为研究成形方向对冲蚀磨损性能的影响,采用激光同轴送粉工艺制备逐层堆积的铁基合金熔覆层,并对其显微硬度、金相组织、微观组织及冲蚀后表面形貌进行分析。水平表面(XY)、横截面(YZ)和纵截面(XZ)的显微观察表明:各方向的微观组织结构与热流方向、熔合线密切相关,进而显著影响了细晶区的分布和数量;堆积熔覆层水平上表面的平均显微硬度最大,横截面的平均显微硬度次之,纵截面的平均显微硬度最低;由于冲蚀过程中的加工硬化,弱化了各成形方向之间冲蚀磨损性能的差异,进而导致各成形方向上相似的冲蚀磨损形貌。冲蚀磨损试验表明,堆积熔覆层的冲蚀机制以微切削和犁削为主,堆积熔覆层水平表面的抗冲蚀磨损性能最好,纵截面的抗冲蚀磨损性能最差。     

无缝线路磨损钢轨激光熔覆自动修复方式的研究

由于列车的高速化和重载化,钢轨磨损问题越来越严重,采用修复质量高、修复速度快的激光熔覆技术可以对其进行在线快速修复。为此,采用三维扫描仪首先对磨损钢轨进行扫描,然后将扫描点云数据进行三维重构、路径规划及数据格式转换,最后利用优化的数据驱动机器手臂和激光熔覆装置对磨损钢轨进行自动修复。修复工艺结果表明,对5 mm的磨耗层进行7层修复,利用修复道与道之间和层与层之间的回火作用,修复层的组织马氏体含量少,硬度为330~360 HV;经过600℃回火处理10 min后,加入钒元素的铁基合金粉末激光熔覆修复后钢轨母材、热影响区、修复层硬度均在300~340 HV,组织为回火索氏体;修复钢轨的耐磨性约为钢轨母材的87%,达到修复目的。     

高频感应熔涂NiCrBSi合金涂层的组织与性能研究

采用高频感应熔涂新工艺制备了N iCrBSi合金涂层,并与2种工艺(激光熔覆、氧乙炔喷焊)制得的涂层的性能进行了对比研究。结果表明,高频感应熔涂N iCrBSi合金涂层的表层硬度、耐磨性均优于激光熔覆涂层和氧乙炔喷焊涂层,而且高频感应熔涂涂层表面平整,后续加工量较少。     

Effect of Y2O3 content on Ni60 alloy cladding layer

Six kinds of Ni60 alloy coatings with different percentage of Y₂O₃ were prepared by laser cladding. A metallurgical microscope was used to analyze the morphology of the cladding layer. Scanning electron microscopy and EDS energy spectrum analysis were used to characterize the microstructure and element segregation of the cladding layer. A Vickers microhardness tester was used to measure the hardness of the cladding layer. Finally, a friction and wear tester established the friction and wear properties of the cladding layer. The study results show that Y₂O₃ can significantly reduce the height of the cladding layer and increase the width of the cladding layer; it can also improve the structure refinement and element segregation of the cladding layer. The microhardness of the cladding layer is significantly improved compared to the Ni60 alloy coating without Y₂O₃, thereby enhancing the wear resistance of the coating.

     

Microstructure and Tribological Properties of a HfB<Subscript>2</Subscript>-Containing Ni-Based Composite Coating Produced on a Pure Ti Substrate by Laser Cladding

A HfB₂-containing Ni-based composite coating was fabricated on Ti substrates by laser cladding, and its microstructure and tribological properties were evaluated during sliding against an AISI-52100 steel ball at different normal loads and sliding speeds. The morphologies of the worn surfaces were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and three-dimensional non-contact surface mapping. The results show that wear resistance of the pure Ti substrate and NiCrBSi coating greatly increased after laser cladding of the HfB₂-containing composite coating due to the formation of hard phases in the composite coating. The pure Ti substrate sliding against the AISI-52100 counterpart ball at room temperature displayed predominantly adhesive wear, abrasive wear, and severe plastic deformation, while the HfB₂-containing composite coating showed only mild abrasive wear and adhesive wear under the same conditions.     

液压支架管激光熔覆316L不锈钢涂层组织与性能研究

基于煤机设备在特殊环境下的使用特点, 选择液压支柱管用20钢作为基体材料, 以316L不锈钢作为熔覆材料, 采用高功率半导体光纤耦合激光器在其上进行激光熔覆实验, 并对熔覆后涂层的形貌、 硬度、 耐蚀性以及耐磨性进行研究. 结果表明, 熔覆层与基体呈现出较好的冶金结合, 且并未出现明显裂纹、 孔洞等缺陷;此外, 熔覆层的硬度、 耐蚀性和耐磨性相对基体都有了很大的提高. 根据分析可知, 熔覆层性能的提高是与熔覆过程中显微组织的变化及热影响密切相关的, 熔覆层中的析出相、 硬质颗粒以及合金中的微量元素也对其性能有很大影响. 研究表明316L不锈钢作为一种良好的熔覆材料, 可用于煤机设备液压支架管的激光熔覆修复. 研究以液压设备用零件为对象, 因此对于煤机修复方面有重要的参考价值.     

激光熔覆Ni/TiC复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢样品表面制备了Ni/TiC复合涂层,利用光学显微镜、SEM,EDS,XRD、显微镜硬度计及摩擦磨损试验机等检测设备研究了Ni/TiC复合涂层的组织和性能。试验结果表明：Ni/TiC复合涂层没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基体之间具有良好的冶金结合,涂层显微硬度沿层深皆呈明显的阶梯状分布,最外表面的熔覆层硬度最高,约为800 HV;熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了86.5％,表明Ni/TiC复合涂层具有较好的耐磨性能。     

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...     

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究

为增强金属材料表面的耐磨性能,采用高频感应熔覆技术,在HT300基底表面制备出NiTiFe合金涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)对NiTiFe合金涂层的微观组织、元素组成、硬度、相组成和与基底的结合情况进行表征与分析;通过摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试,对其摩擦磨损机制进行分析。结果表明：涂层组织致密,无裂缝和空隙,成型质量良好,平均厚度达到0.7 mm,与HT300基底实现了冶金结合;涂层中主要包含Fe2Ti、Fe6.94Ti0.36和Ni3Fe三种相,Fe元素的加入使涂层的晶格发生畸变,硬度提高,平均硬度达到997.36HV,约为HT300基底平均硬度值的5倍。通过摩擦磨损试验发现,试验前期,NiTiFe合金涂层与对摩副之间的摩擦因数较低,维持在0.2左右,对摩副的失效导致摩擦副之间的接触形式发生改变,摩擦因数产生阶跃;随着载荷的增加,涂层上呈现的磨痕宽度在不断增加,对摩副由于磨损造成的材料去除后暴露出的面积也在不断增大。摩擦磨损试验后,NiTiFe合金涂层摩擦表面光滑平整,仅出现了轻微的磨粒磨损,磨损体积远小于对摩副...