激光熔覆加工
激光熔覆也叫激光堆焊，采用高能量激光作为热源，以金属合金粉末作为焊材，通过激光与合金粉末同步作用于金属表面实现快速熔凝，形成致密、均匀、稀释率低、厚度可控的冶金结合的合金层，是一种可以显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热及电气特性等性能的表面改性方法。
激光熔覆层的材料和硬度可根据需要进行灵活调整，不同的涂层材料可获得不同的表面性能。常见的熔覆层材料：铁基、镍基和钴基三类合金。
曲轴的激光熔覆修复工艺过程如下：
(1)做外观品质检验：肉眼观察是否有明显的锈蚀、划伤、磕碰、补焊等现象;然后进行着色探伤检查工件表面是否存在裂纹、气孔、砂眼等缺陷;再用便携硬度计检测工件需熔覆位置及周边的硬度。
(2)曲轴熔覆面的表面前处理。去除表面氧化层，采用手工磨削加工，再用清除表面的杂物。
(3)装卡待熔覆曲轴，调整激光光路，编制熔覆程序。
(4)在45# 钢的样件上进行工艺试验，制作激光熔覆试样，进行硬度梯度、金相、强度试验、耐磨、耐疲劳试验等分析，优化激光熔覆工艺，直到达到工艺要求。
(5)进行激光熔覆，在熔覆过程中的具体工艺如下：激光功率2 000 W;扫描速度220 ~ 500 mm/min;光斑大小 3 ~ 6 mm，合金粉末为铁基自熔性合金粉末XS-320，送粉量8 ~ 40 g/min，搭接量：35 ~ 40 %。熔覆过程中气保护熔池，送气压力：0.05 MPa。
(6)检查激光熔覆表面的品质，对于表面个别缺陷进行局部修复，检测熔覆后尺寸，确保熔覆面加工后熔覆层厚度能够达到要求。
曲轴在高温、高压的环境中工作,加上其自身在高速的旋转,这就使得曲轴容易发生磨损、腐蚀甚至断裂。本文通过在40Cr钢上激光熔覆Ni60合金粉末,并在粉末中添加不同比例的Al2O3粉末和Y2O3粉末,研究了不同激光工艺参数对熔覆层显微硬度、显微组织的影响,获得了佳的工艺参数。并对修复试样进行了宏观质量、显微硬度和显微组织的分析,得出了以下结论:
(1)熔覆工艺参数对熔覆层的影响:在选取电压380V、脉宽2.0ms、脉冲频率10Hz的前提下,在一定的范围内,随着扫描速度的增加,熔覆层的显微硬度增加,熔覆层组织会细化;超过一定的速度范围,硬度会下降,显微组织也会变粗大。由于所选的距离比较接近,所以离焦量对熔覆层的影响并不是很明显。通过对比分析,选择的佳激光功率参数是电压380V,脉宽2.0ms,脉冲频率10Hz,扫描速度120mm/min,距离工件的距离为30mm。
(2) Al2O3的加入提高了熔覆层的显微硬度,但硬度的大值并不再熔覆层的表层,而在表层的下面。加入适量Al2O3粉末,熔覆层的显微组织得到了细化,枝晶的分布更加均匀。
以上信息由专业从事机械零部件超差激光修复的沪联电机维修于2024/6/27 7:43:50发布
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