激光内送粉变宽扫描成形变壁厚扭曲叶片

传统激光熔覆增材制造方法一般采用等线宽扫描,难以实现单道连续变宽成形。设计了变壁厚扭曲叶片模型,利用光内送粉喷头直接变焦法变化光斑直径,采用层高控制系统测量不同宽度处的实际堆积高度。设计PI控制器,通过变化扫描速度,控制不同宽度处的熔道堆积层高一致,保证成形精度。通过连续变焦与闭环控制算法,实现了变壁厚扭曲叶片激光熔覆连续变宽扫描成形。结果表明:扭曲叶片在壁厚2.52~6.18 mm范围内均匀变化,最大壁厚误差为-0.58 mm;各段高度大致相同,最大高度误差为-0.22 mm;不同壁厚处的显微组织较为致密均匀。     

多冲载荷下激光熔覆涂层裂纹机理分析

为了研究激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下抗裂性能,进行了激光熔覆涂层在小能量多冲载荷下作用的多冲试验,结果显示激光熔覆涂层出现裂纹损伤失效现象,裂纹形式的特征有明显差异,表现为横断裂纹和边缘裂纹.根据裂纹的不同特征,进行了裂纹形成的理论分析,其结论在实验中得到了验证.     

光内送粉激光熔覆堆积变径回转体工艺参数的控制

基于光束中空,光内送粉的专利技术,采用新型光内同轴送粉装置,在45#钢基体上进行变径回转体堆积。分别对变径回转体斜度、Z轴增量及功率进行控制,并分析各自的影响:斜面堆积中倾斜角度与偏移量、扫描速度成正相关,与送粉速度和粉末利用率成负相关,极限倾斜角度与偏移量成正相关,与熔覆层高度成负相关;随着堆积的进行,粉末利用率降低,离焦量变大;在高层熔覆堆积过程中,熔池由三维散热变为二维散热,散热降低,熔池温度上升,应相应减小功率。得到的成型件外观光滑、粗糙度低、成型质量较高,为变截面的三维堆积试验提供参考。     

激光机器人光内送粉异形实体成形研究

为了利用激光熔覆直接成形技术得到异形变截面圆环链轮轮齿模拟件,采用光内送粉技术、利用库卡机器人进行运动控制。根据优化的工艺参量,采用高度额外增量法、长度额外增量法规划扫描路径,精准地控制每层提升量。实验前对基板进行预热,并对成形零件进行检测分析。解决了异形件堆积最容易出现的边缘塌陷问题。在保证变截面结构尺寸各处充分的基础上,较好地控制了加工余量。避免了熔覆层的开裂和剥落,在42CrMoV基板上成功堆积出异形轮齿模拟件。结果表明,光内送粉粉末利用率达60%以上;成形轮齿表面光滑无粘粉,各尺寸误差均在合理范围之内;轮齿与基板冶金结合良好,组织均匀致密,各处硬度均匀。     

基于计算机的动态显微观察及实时图像处理技术

研究设计了一种基于计算机的动态显微观察及实时图像处理系统，由显微光学部分，摄像部分，图像显示及处理部分等组成，该系统不需要特殊的专用设备，成本低，操作简单，其功能既能用于金相分析，显微硬度测量，也便于生产现场工况实时动态显微监控。     

激光熔覆Ni-2涂层在冲击载荷下失效机理研究

采用冲击碰撞载荷,对奥氏体不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层进行冲击试验,涂层与基体都产生了微塑性变形,反复作用可产生累积宏观塑性变形,从涂层到基体都出现了均匀的形变硬化现象。在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象,同时此处容易产生裂纹并扩展。     

激光熔覆石化阀门密封面熔覆层裂纹控制的研究

采用5kW横流CWCO2激光器,对不同基体材料的石化高参数阀门密封面进行激光熔覆,所用合金粉末为CoCrWB与NiCrFeBSi合金粉末。在研究解决了厚层单道熔覆裂纹问题基础上,得到了厚2mm～3.5mm,表面平整、无质量缺陷的激光熔覆层。结合激光熔覆阀门零件的试验研究,分析探讨了影响熔覆层,特别是厚层熔覆层裂纹形成的各种因素及其综合影响,提出了关于建立判断熔覆层裂纹形成的应力判据模型的思路。     

高频大流量旋转换向阀设计研究

为多次冲击试验机设计了一种新型高频大流量的旋转换向阀,并且研究了该旋转换向阀的动态响应性能.通过制造应用证明,这种新型的换向阀完全适用于大流量并且要求高频换向的液压系统当中.     

多冲接触载荷下不锈钢零件激光表面熔覆层组织及其失效行为

采用5kW大功率激光器在不锈钢基材上熔覆Co基合金，制取的涂层质量优于传统的电弧、火焰堆焊以及等离子喷焊工制取的涂层。对氮肥生产上甲胺泵中的进排液组合阀多冲接触表面进行激光熔覆，成功地实现了传统工艺难以完成的涂层强化工艺，上线应用证明其抗多冲接触载荷的明显增强。承受多冲接触载荷的表面强化涂层质量与强化工艺、基体和涂层材料、涂层厚度等有关。涂层厚度应根据多冲接触载荷的性质、应力大小、基体等情况来决定，太薄的涂层会造成或加剧涂层开裂、塌陷等失效行为。激光熔覆为工程中承受多冲载荷的重要零部件表面强化提供了一种更好的工艺方法。     

基于彩色CCD的激光熔覆熔池温度闭环控制研究

为了保持激光熔覆过程中熔池温度的相对稳定,采用比色测温与比例-积分-微分（PID）控制策略相结合的方法实现了熔池温度的闭环控制,搭建了一套基于双通道彩色CCD的激光熔覆成形熔池温度在线测控系统。将发射率ε纳入到待定系数K中,建立了灰度比值与K的对应关系,推导出了熔池温度的计算公式。基于Socket通信实现了温度在工控机与机器人控制器之间的信号传递,设计了基于激光功率变化的温度控制器算法。结果表明,此系统能实时准确地测量并控制熔池温度,控制精度在3%以内;将该系统运用于薄壁圆筒堆积成形实验中,能够有效消除激光熔覆成形过程中的温度累积效应;成形件底部与顶部外径仅相差0.9mm,成形件各处显微组织差异较小,组织致密均匀。该控制方案具有实时性好、成本较低、便于集成应用等优点。