激光熔覆三偏心蝶阀阀板硬密封面关键技术研究

发布时间：2020-03-18 18:00

【摘要】：三偏心蝶阀近几年被广泛运用在水利、石油、化工、冶金及船舶等主要领域,其是具有密封副零摩擦、零泄漏、耐高温高压等优点的新型蝶阀。为提高三偏心蝶阀的密封面耐磨性,延长寿命,一般需在其阀板密封面堆焊或熔覆硬质合金涂层。本文针对WCB铸钢三偏心蝶阀阀板密封面的强化问题,提出自配铁基自熔性合金粉末熔覆涂层和激光熔覆三偏心阀板密封面轨迹规划算法,以取代传统的堆焊熔覆涂层工艺手段,显著增强阀板密封面耐磨性能并节约原料成本和缩短加工时间。本文取得的主要工作成果如下:(1)基于机器人光纤激光加工站装备及光束整形的方形光斑专用熔覆熔覆头,选用自配铁基自熔合金粉末进行激光熔覆试验。试验结果表明,单道激光熔覆时,送粉速率、激光功率、扫描速度等激光工艺参数都会对激光熔覆铁基合金熔覆涂层的宏观形貌会产生重大影响。激光熔覆涂层的高宽比随扫描速度和激光功率的增加而增加。基体材料对激光熔覆涂层的稀释率随扫描速度的增加而增大,随激光功率的增加而减小,激光功率对稀释率产生的影响优于扫描速度。(2)针对三偏心蝶阀阀板外形,设计平板通用型夹具,并完成共形斜锥台夹具和平板通用型夹具下激光熔覆三偏心阀板密封面轨迹规划算法。对比轨迹规划算法说明:结合六轴机器人+回转工作台的组合式光纤激光加工站设计具有通用性、精确性的平板通用型夹具能使激光熔覆三偏心阀板密封面轨迹规划变得简单。(3)分析激光熔覆涂层的显微组织,试验结果表明:激光熔覆涂层由上部到下部大致分为熔覆涂层区、结合区、基体热影响区三部分。激光熔覆涂层显微组织从涂层表面到基体材料方向存在等轴晶、树枝晶、柱状晶、胞状晶和平面晶。XRD衍射分析表明,激光熔覆涂层中物相组成主要为α-Fe、TiC、Fe_3C。(4)分析激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆涂层硬度、耐磨损性能、熔覆涂层残余应力的影响,试验结果显示:各种激光工艺参数下的激光熔覆涂层显微硬度相对于基体材料有较大的提高,平均显微硬度为619.0HV0.2,且其显微硬度约为基体材料的3倍;相同条件下,熔覆涂层的摩擦系数和磨损量均远远小于基体材料的摩擦系数和磨损量,且基体材料的磨损量约为熔覆涂层的2倍;在平行与激光扫描方向,熔覆涂层表面残余应力表现为拉应力,在熔覆涂层表面的头尾部分残余应力较熔覆涂层表面中部残余应力大,最大残余应力约为670MPa。
【图文】：

1.1 1.2 1.1 19.9 SE MAG:1000X HV:20.0kV WD:11.8mm10umA0 2 4 6 8 0200400600800100012001400FeCrTiCrSiFeCrTiCCountsEnergy/KeV图2-1 合金粉末的 SEM 形貌和 EDS 分析Fig.2-1 SEM morphology and EDS analysis of powder alloy powde免熔覆涂层中出现裂纹、气孔、夹渣缺陷，在激光熔覆前处理，即在激光熔覆实验前将粉末置于如图2-2所示的内保持140℃温度的条件下干燥四个小时除去熔覆涂层中中出现裂纹、气孔、夹渣，，排除合金粉末内可能含有的影响。

图2-5 OLS40-CB型3D激光共聚焦显微镜Fig.2-5 3D Laser confocal microscope of OLS40-CB6 所示 JSM-6700F 扫描电子显微镜（SEM）对损情况等进行分析，并借助该设备自带的能谱成分。图2-6 JSM-6460扫描电子显微镜
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249;TG174.4

【参考文献】

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本文编号：2588995