基于大功率半导体激光熔覆的环模再制造研究

发布时间：2017-05-18 10:04

  本文关键词：基于大功率半导体激光熔覆的环模再制造研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：再制造作为一种先进修复技术,能够开发和利用废旧产品中的价值,使已经报废的零部件重新投入使用,并且经过修复的零部件使用寿命优于原来的使用寿命。激光熔覆再制造技术,具有热影响区小、加工精度高、结合性能好等优点,在零部件的再制造中具有显著的优势。环模作为颗粒成型过程的重要组成部分,环模的失效直接影响制粒机的正常运行。由于其工作条件恶劣,粉化物料对环模的磨粒磨损,导致环模易磨损、使用寿命短,而传统的修复手段难以对多孔类的零部件进行修复。激光熔覆技术的发展应用,有望为环模的修复提供解决途径。本文探讨了激光熔覆技术在环模修复中的应用,从数值模拟和实验角度对环模内壁的损伤机理和激光熔覆再制造技术进行了研究。主要研究内容如下:通过ANSYS软件,从数值模拟的角度对颗粒成型过程中环模的应力场和应变场进行了模拟分析,得出在挤压成型时物料对环模内壁的最大应力位置,为环模内壁的强化和再制造打下基础。通过对多种激光熔覆粉末及硬质相的研究分析,制备出HM-1和HM-2陶瓷合金粉末,利用大功率半导体激光器,在45#钢板表面进行熔覆工艺实验,通过改变工艺参数制备出效果良好的熔覆层。对熔覆合金层进行了金相组织分析和显微硬度分析,从微观角度得出两种陶瓷合金粉末的性能。通过等离子堆焊方法在45#钢表面制备HM-1和HM-2堆焊层,结合激光熔覆层试块,利用力学性能试验对比研究了四种工艺方法的冲击韧性及摩擦磨损性能,得出两种陶瓷合金粉末的熔覆层强化效果。基于激光熔覆技术的特点,提出两种含孔类零件表面的修复方法,设计出环模再制造的工装,并且制定出激光熔覆再制造的具体工艺步骤。
【关键词】：环模 再制造 激光熔覆 数值模拟 摩擦磨损
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16;TG665
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 环模常用的材料及损伤失效形式12-13
• 1.2.1 环模常用材料12
• 1.2.2 环模损伤失效形式12-13
• 1.3 环模制粒性能的研究现状13-14
• 1.4 再制造技术的研究现状14-16
• 1.4.1 激光熔覆再制造技术原理及特点14-15
• 1.4.2 激光再制造技术发展现状15-16
• 1.5 本文主要研究内容16-17
• 第2章 挤压成型过程模拟与受力分析17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 有限元法介绍17-18
• 2.2.1 有限元法的特点17
• 2.2.2 有限元法分析的基本思路17-18
• 2.3 生物质塑性变形理论18-19
• 2.3.1 屈服准则18
• 2.3.2 强化准则18-19
• 2.3.3 流动准则19
• 2.4 分析类型选择19-20
• 2.5 环模应力应变场模拟20-23
• 2.5.1 几何模型的建立20-21
• 2.5.2 定义材料参数21
• 2.5.3 网格划分21-22
• 2.5.4 边界条件的施加和求解22-23
• 2.6 模拟成型结果及分析23-26
• 2.6.1 位移场和轴向应力场分析23-24
• 2.6.2 等效应力场分布和分析24-25
• 2.6.3 摩擦力分布和分析25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 陶瓷合金熔覆层的制备及其实验研究27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 环模激光熔覆的特点27
• 3.3 环模激光熔覆粉末的设计27-30
• 3.3.1 基体粉末的选择28-29
• 3.3.2 增强相的选择29-30
• 3.4 激光熔覆层的制备30-34
• 3.4.1 实验设备30-31
• 3.4.2 实验步骤31-32
• 3.4.3 实验过程32-34
• 3.5 陶瓷合金熔覆层组织与性能分析34-37
• 3.5.1 陶瓷合金熔覆层组织分析34-35
• 3.5.2 陶瓷合金熔覆层显微硬度测试35-37
• 3.6 本章小结37-39
• 第4章 激光合金熔覆层与等离子堆焊层的性能对比分析39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 试验材料、设备及工艺39-41
• 4.2.1 试验材料39
• 4.2.2 试验设备及仪器39-40
• 4.2.3 等离子堆焊工艺流程和参数40-41
• 4.3 试样的制备41-43
• 4.3.1 等离子堆焊试样的制备41-42
• 4.3.2 冲击试样的制备42
• 4.3.3 摩擦磨损试样的制备42-43
• 4.4 宏观硬度对比实验43-44
• 4.5 力学性能分析44-46
• 4.5.1 冲击韧性分析44-46
• 4.6 摩擦磨损对比实验46-51
• 4.6.1 实验过程46-47
• 4.6.2 摩擦磨损性能表征参数47
• 4.6.3 磨损量对比分析47-49
• 4.6.4 摩擦系数对比分析49-50
• 4.6.5 摩擦系数稳定性对比试验50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第5章 环模再制造工艺的制定52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 含有孔类平面的激光熔覆52-55
• 5.2.1 试样制备52-53
• 5.2.2 胶粉熔覆实验53
• 5.2.3 填料熔覆试验53-55
• 5.3 环模孔的填料工艺55-57
• 5.4 工装的设计57-58
• 5.4.1 夹具的设计57-58
• 5.4.2 传动装置的设计58
• 5.5 环模再制造工艺58-59
• 5.6 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 郑子云;马冰;依颖辉;郭昌明;冯胜强;刘光;潘力平;;激光熔覆再制造镍基高温合金气门的组织和性能研究[J];兵器材料科学与工程;2013年03期

2 张永忠;石力开;;高性能金属零件激光快速成形技术研究进展[J];航空制造技术;2010年08期

3 施水娟;武凯;蒋爱军;;制粒过程中环模力学模型的建立及有限元分析[J];机械设计与制造;2011年01期

4 赵东,黄文彬;玉米秆粉粒体塑性压缩成型过程的有限元分析[J];力学与实践;2001年02期

5 樊峰鸣,张百良,李保谦,刘圣勇;大粒径生物质成型燃料物理特性的研究[J];农业环境科学学报;2005年02期

6 王敏;;颗粒饲料压制机模辊间隙的探讨[J];江西饲料;2006年01期

7 朱胜;姚巨坤;;激光再制造工艺与技术[J];新技术新工艺;2009年08期

  本文关键词：基于大功率半导体激光熔覆的环模再制造研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：375731