TC4钛合金单道激光熔覆的工艺研究

为了得到TC4(Ti-6Al-4V)钛合金单道激光熔覆的最佳工艺参数组合,在TC4钛合金表面熔覆Ni60A粉末。采用IPG光纤激光器和同轴送粉系统进行激光熔覆实验,找出激光功率、送粉电压和扫描速度对熔覆层外观几何尺寸的影响规律以及对表面硬度、显微硬度和微观组织质量的影响,通过相互分析对比,找到一组最佳的工艺参数组合。当激光功率500W、送粉电压12V、扫描速度2mm/s时,得到的单道熔覆层外观形貌平整,表面硬度和显微硬度最高,并实现了良好的冶金结合。     

气载钎剂辅助钢/铝激光熔钎焊工艺与组织

为解决钢/铝异种金属熔钎焊过程中液态金属铝在固态钢表面润湿性差的问题,提出一种气载钎剂辅助钢/铝异种金属激光熔钎焊的新方法。采用不锈钢与5052铝合金作为母材,分别进行激光填丝与无丝搭接熔钎焊试验。研究焊接线能量对接头润湿角、接头力学性能的影响,分析有无焊丝情况下接头典型微观组织。结果表明,气载钎剂辅助不锈钢/铝合金异种金属激光熔钎焊能有效解决液态金属在不锈钢表面的润湿铺展性问题。填丝搭接熔钎焊得到的接头润湿角最小值为37°,接头拉伸强度最大达到132.8 MPa,约为铝合金强度(211.7 MPa)的62.7%;无丝搭接熔钎焊得到的接头润湿角最小值为18.8°,接头拉伸强度最大达到109.2 MPa,约为铝合金强度的51.6%。在填丝、无丝焊接时,钢侧界面均会形成Fe2Al5与Fe Al3两层金属间化合物(Intermetallic compounds,IMCs)。     

激光熔覆镍基碳化钨工艺研究

利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,探究45#钢表面多道激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末最佳工艺参数。首先通过改变单因素变量,得出单道激光熔覆时最佳激光功率、送粉电压和扫描速度,进一步确定离焦量和搭接率的选取,最后进行激光熔覆梯度涂层实验。单道实验中最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s,离焦量3mm,表面洛氏硬度(HRC:60)是基体(HRC:22)的3倍;当Ni60A粉末作为底层材料时,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层组织晶粒的形状在扫描方向上呈现出逐渐增大,熔覆层底层与上层冶金结合很好,其组织晶粒过度连续;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳,最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s、离焦量3mm、搭接率25.47%。     

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。     

冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响

通过热搭接和冷搭接两种方法,在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,原位自生硬质涂层,探究两种搭接方法对熔覆层组织和性能的影响。实验所采用的激光熔覆工艺参数为离焦量3mm,送粉电压7V,扫描度2mm/s,搭接率25.47%,激光功率1200W,冷搭接中每一道熔覆完成后停留20min再进行下一道加工,热搭接则一次性完成多道激光熔覆,每道间无加工停留时间;使用洛氏硬度机(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度,通过金相显微镜对熔覆层金相组织进行观察分析,并利用显微硬度计(HVS-1000)分析熔覆层截面硬度。热搭接熔覆层洛氏硬度沿多道熔覆方向逐渐降低,而冷搭接熔覆层的平均洛氏硬度几乎保持不变,约为基体材料(HRC:22)的2.5倍;热搭接熔覆层与基体交界处存在气孔等缺陷,晶粒尺寸逐渐增大,而冷搭接熔覆层与基体冶金结合比较牢固,沿交界处垂直方向晶粒由枝状晶到等轴晶,组织性能良好;冷搭接熔覆区显微硬度分布较均匀,与基体相比提高约3倍。多道激光熔覆采用冷搭接方法,所得到的熔覆层组织和性能较好。     

激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

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。     

基于灰色关联分析与自适应混沌差分进化算法的激光熔覆工艺参数优化方法

多道搭接激光熔覆工艺具有复杂性与耦合性,熔覆层质量受到工艺参数的直接影响.为确定最佳的工艺参数,以45钢表面多道搭接激光熔覆M2合金粉末为例,针对工艺参数对熔覆层宽度、表面平整度和稀释率的影响,设计相应的中心复合实验;通过灰色关联分析(GRA)建立熔覆层质量综合评价度,将多目标优化问题转化为单目标,并采用响应面分析法建...     

工艺参数对铁基激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析研究了在一定工艺参数范围内,熔覆区和结合区微观组织变化规律,摩擦磨损性的变化规律。结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆层组织和耐磨性有规律性的影响,最终确定p=2.5 kW、v=3 mm/s~4 mm/s为优选工艺参数。     

激光熔覆Ni基合金的工艺和组织研究

用5kWCO2激光器在45钢基体上进行了自动送粉的熔覆处理。通过宏观和微观分析表明，只有综合工艺参数和送粉量符合一定条件时，才能得到良好的熔覆层。     

Temperature field and cooling rate of laser cladding with wire feeding

Temperature field and cooling rate are important parameters to influence the properties of clad layer and the heat affected zone. In this paper the temperature field and cooling rate of laser cladding are studied by a two-dimensional time-dependent finite element model. Experiment has been carried out by Nd:YAG laser cladding with wire feeding. Research results indicate that at the beginning of cladding, the width and depth of melt pool increase with cladding time. The cooling rate is related to position, cladding time, cladding speed, and preheating temperature. The temperature near melt pool changes rapidly while the temperature far from melt pool changes slowly. With the increase of cladding time, cooling rate decreases. The further the distance from the melt pool, the lower the temperature and the slower the cooling rate. The faster the cladding speed, the faster the cooling rate. The higher the preheating temperature, the slower the cooling rate. The FEM results coincide well with the experiment results.     

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。     

激光熔覆与激光-感应复合熔覆WC-Ni60A涂层的结构与性能特征

对单纯激光熔覆与激光-感应复合熔覆Ni60A+35%WC涂层的几何外形、稀释率、WC颗粒分布、显微组织与抗干滑动磨损性能进行对比分析。结果表明,单纯激光熔覆的最大激光扫描速度与最大送粉量仅为600 mm.min–1与25 g.min–1,当激光-感应复合熔覆采用相同的工艺参数时,复合熔覆层的宽度、热影响区、稀释率均大于单纯激光熔覆层,厚度却小于单纯激光熔覆层,WC颗粒与析出的碳化物不均匀地分布于复合熔覆层内,复合熔覆层的抗干滑动磨损性能比单纯激光熔覆层的差。但是,激光-感应复合熔覆的最大激光扫描速度可以提高到2 200 mm.min–1,最大送粉量可以提高到75.6 g.min–1,加工效率是单纯激光熔覆的3倍多,复合熔覆层内WC颗粒分布均匀,经检测无裂纹且稀释率仅为5.2%,抗干滑动磨损性能约是单纯激光熔覆层的1.42倍。     

齿面激光熔覆修复工艺及缺陷分析

齿轮是最常用的机械零件之一,其制造成本较高,在工程中常因各种失效而致报废。采用激光熔覆技术对齿面进行单道、多层、多道搭接烧结实验,获得了表面平整、外形规则并形成冶金结合的修复层。分析了熔覆层中产生的裂纹、气孔、齿顶塌陷、表面粗糙等缺陷的原因,并提出了解决这些问题的方法。     

激光熔覆成形预热基板设计及试验研究

为了降低激光熔覆成形过程中熔覆层热应力和减少裂纹的产生,以热传导理论和激光快速成形理论为依据,进行了预热基板的结构和控制设计;并进行了不同预热温度下单道熔覆和平面熔覆的试验研究.结果表明,通过智能PID控制器可对预热温度进行良好控制,通过热电偶温度采集模块可以实现对基板预热温度的连续、实时检测;在基板预热条件下进行激光熔覆成形可以显著改善试样的成形质量,并有效降低成形过程的热应力,减少了熔覆层裂纹的产生.     

Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Ni/WC合金工艺研究

研究了Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Ni/WC合金时激光功率、扫描速度和离焦量3个工艺参数对熔覆层性能的影响,并通过选择合适的工艺水平进行正交试验,从而得到熔覆层硬度和耐磨性能优良的较优工艺参数.     

激光熔覆镍基合金粉末最佳工艺参数的选择

在30CrMnSi表面进行了Ni-25粉末的激光熔覆试验。在保持保护气体流量不变的情况下,通过改变激光的功率和扫描速度,进行不同工艺条件下的单道激光熔覆试验。试验表明,当激光功率为1 500W,扫描速度为7mm/s时,熔覆层金相组织细小且无裂纹。     

Study of influencing factors and joint performance of laser brazing on zinc-coated steel plate

Laser brazing is applied to the zinc-coated steel plate welding for its superior processing property. The delivery stability of filler metal such as the position of filler wire tip relative to laser focal point centre and the existence time of liquid filler metal are the key technologies in laser brazing. Also, due to the addition of the filler metal, the changeable factors increase in the process of brazing, so matching and optimizing of the processing parameters are important. In this paper, different influencing factors of laser brazing such as wire feeding stability, laser power distribution and galvanized layer, and parameters affecting the laser brazing process including the laser system, base material, filler metal and processing conditions were analysed and tested by experiments. Optimizing parameters were also acquired and used to laser braze lap joint of zinc-coated steel plate. Joint performance and quality were tested by micro-hardness testing, macro-metallographic analysis and SEM analysis. The results proved that laser brazing joints have good intensity and corrosion resistance.     

激光熔覆工艺参数对横向搭接熔覆层结合界面组织的影响

为了提高搭接熔覆层的质量并控制搭接结合界面,研究了工艺参数对横向搭接结合区域组织形态的影响.结果显示,当扫描速度、送粉速率、激光功率分别在100-250 mm/min,6-7.5 g/min,1 500-2 500 W区间变化时,搭接结合区域呈现出不同的界面组织形态,没有出现白亮层.这些界面组织一类表现为具有组织与方向...     

Imperfections in laser clading with powder and wire fillers

Laser cladding has been increasing in laser job shops both for component repair and manufacture. The process is quite mature nowadays, from a scientific approach, but companies need manufacturing guidelines and procedures to minimise the occurrence of defects and improve service quality and productivity. Typical imperfections occurring in laser clads can be divided into two major groups: shape and microstructural defects. The first group includes the contact angle of the clad track with the substrate surface and the total height of the clad including penetration. In the second group are considered lack of fusion, porosity and cracks. It is not clear to which extent the use of powder or wire as filler materials influence defect formation, though it is well known that these are mostly related to material properties and operational procedures. This paper presents the work done in laser cladding using filler wire and powder in real productive environment in job shop cases on different substrates: AISI 316 stainless steel, H13 and P20 tool steels. An overview of the defects that are more prone to appear in these materials is presented and strategies to minimise their occurrence proposed.