激光熔覆工藝基礎研究碩士論文

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時間:2018-04-15

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1、上海海事大學碩士學位論文激光熔覆工藝基礎研究姓名:沈燕娣申請學位級別:碩士專業(yè):機械設計及理論指導教師:宋光明20060601激光熔覆工藝基礎研究Y1008521摘要激光熔覆的試驗研究始于20世紀70年代,通過三十多年的發(fā)展,該技術已經(jīng)取得了很大的進展,在工業(yè)生產(chǎn)中正得到越來越廣泛的應用,然而要大范圍地生產(chǎn)應用還存在一些問題。激光熔覆中最棘手的問題是熔覆層的開裂。在選定基體材料和熔覆材料的基礎上,一般可通過優(yōu)化工藝方法和工藝參數(shù)來盡可能減少熔覆層的開裂。本文提出了單向送粉雙向掃描激光熔覆工藝,通過選擇合適的激光工藝參數(shù),進行單道和多道熔覆試驗,得到

2、了無裂紋的熔覆層,為解決開裂難題提供了一種簡便可靠的方法。多道搭接熔覆中,表面平整度的改善也是急于解決的問題。選擇不同的搭接系數(shù),對熔覆層的表面平整度有很大的影響,并直接決定后期加工量的大小。本文介紹了搭接系數(shù)的理論推導并通過選擇不同的搭接系數(shù)進行試驗,發(fā)現(xiàn)搭接系數(shù)為O.4時,熔覆層的最大厚度差最小,搭接處的粗糙度最小,表面平整度最好,從而為多道搭接熔覆工藝參數(shù)的確定提供了依據(jù)。多道熔覆層的金相組織分析表明,金相組織為化合物、合金馬氏體和殘余奧氏體,頂部馬氏體呈針狀,因而熔覆層具有較高的硬度,熔覆層和基體為冶金結合,熔覆層內(nèi)無裂紋和氣孔,層與層之間

3、結合緊密,也為冶金結合,這進一步證實熔覆質(zhì)量良好。熔覆層的幾何形貌除了受熔覆材料和基體的熔點、導熱系數(shù)、密度和比熱等物理參數(shù)、相互之間的化學匹配性制約之外,主要取決于激光功率、光斑形狀和尺寸、光束輸出模式、掃描速度和送粉速率。本文通過調(diào)整激光功率、掃描速度和送粉速率,研究了激光工藝參數(shù)對熔覆層厚度和寬度的影響。試驗表明:增大激光功率、送粉速率或者減小掃描速度,可以使熔覆層厚度變深;增大激光功率、減小送粉速率,可以使熔覆層寬度變大。在實際應用中,一般根據(jù)給定的熔覆層厚度,選取相應的激光工藝參數(shù)。工藝參數(shù)的選取需要有一定的理論或經(jīng)驗依據(jù)。本文根據(jù)試驗數(shù)

4、據(jù),進行了熔覆層厚度和掃描速度以及送粉速率之間的曲線擬合和回歸分析,得到了理想的擬合公式,并結合試驗經(jīng)驗,獲得了工藝參數(shù)的選取依據(jù),對實際應用具有一定的指導作用。激光熔覆工藝基礎研究激光熔覆層的邊緣塌陷也是一大問題。塌陷造成熔覆層底部與頂部的長度或?qū)挾炔坏?,減少了試件的工作面,影響了熔覆層質(zhì)量。通過兩種工藝的試驗及其分析,得到了較理想的防塌陷工藝。齒輪在機器中得到廣泛的應用,采用激光熔覆工藝可以對輪齒的失效進行修復。本文對齒輪進行了激光熔覆試驗,提出了齒輪熔覆的位置設計,介紹了齒輪熔覆的掃描工藝,研究了齒輪模數(shù)對熔覆層開裂傾向的影響。針對齒輪的塌陷

5、,確定了合理的掃描方法和工藝參數(shù),得到了理想的熔覆效果。關鍵詞:激光熔覆,工藝參數(shù),裂紋,搭接,幾何形貌,塌陷,齒輪激光熔覆工藝基礎研究TheFundamentallnVestigatiOnonLaserCladdingProcessABSTRACTTheexperimentalstudyoflasercladdingbeganeversincethe1970s.Through30years’development。thetechnologyhasmadegreatprogressandbeenmoreandmorewidelyusedinthei

6、ndustrialproduction.However,itstillexistssomeproblemstolarge·scaleproductionappI.cations.Themostintractableproblemoflasercladdingiscoatingcracking.Onthebasisofselectedsubstrateandcoatingmaterial.generallywecanminimizecracksbyoptimizingtechnoIOgjcaImethodsandparameters.Theautho

7、rproposedtheprocessofunidirectiO幾aIpowderfeedingandtwo-wayscanning.Bychoosingappropriatelasertechnologicalparameters,theexperimentalstudyofsingle-passcladdingandmultipasslapcladdingwasinvestigated,andthecoatingwithnocracklewasobtained。thusprovidingasimpleandreliablesolutiontop

8、roblemsofcracking.Astothemultipasslapcladding,theimprovemento

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