45号钢激光熔覆技术研究

发布时间：2017-04-05 05:19

  本文关键词：45号钢激光熔覆技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文选用45号钢为基体材料,采用同步送粉的方法在其表面分别熔覆自熔性镍基碳化钨涂层以及梯度涂层材料,目标提高45号钢表面耐磨性和耐腐蚀性等性能。实验完成后,使用洛氏硬度计(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度、蔡司高级金相显微镜对熔覆层金相组织观察分析和显微硬度计(HVS-1000)对熔覆层截面测量。实验首先进行单道熔覆基础实验,探索熔覆成形基础工艺参数(激光功率、送粉电压和扫描速度)对熔覆层成形质量的影响,实验结果表明在选定的工艺参数下,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体的2.5倍,自熔性镍基碳化钨涂层组织内部没有明显的裂纹和气孔,熔覆层与基体结合区域出现白亮层,实现了良好的冶金结合,显微硬度呈梯形分布并且熔覆层上部约是基体的3倍,可以保证成型件性能;然后根据上述基础实验,探究离焦量对熔覆层成形质量的影响,当离焦量DL=3mm时,熔覆层表面硬度主要呈现先逐渐增大后趋于平衡,洛氏硬度HRC高达58-60.5之间,熔覆层底部由柱状晶沿着熔体最易散热方向生长明显,在熔覆层上部形成了等轴晶组织;激光重熔(重熔功率1200w)可以提高镍基碳化钨涂层的微观组织。基于逆向工程技术确定多道激光熔覆搭接率,最终确定最佳工艺参数: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%,然后探索多道激光熔覆中冷热两种搭接方法对镍基碳化钨涂层组织及性能的影响,结果表明冷搭接熔覆层成形质量更佳;45号钢表面激光熔覆梯度涂层实验,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量较好,熔覆层宏观表面相对平整光滑,熔覆层底层与上层冶金结合比较牢固,其晶粒组织过度连续,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变。采用45号钢表面激光熔覆梯度涂层实验所得到的最佳工艺参数修复线轮模具,离线手动输入三点圆程序,底层Ni60A涂层熔覆完毕后,测得熔覆涂层的厚度H=0.52mm,再将熔覆头在Z轴正方向上提升高度H,保证激光熔覆第二层涂层时离焦量不变,修复后的线轮模具测得熔覆层的平均高度约为0.91mm,最低高度约为0.79mm,经过二次加工后,熔覆层上层高性能部分位于其表面,同时测得自熔性镍基碳化钨粉末涂层表面洛氏硬度HRC:57,符合企业要求(表面高度增加0.6-0.7mm,洛氏硬度HRC处于55-60左右)。45号钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨涂层的组织和性能良好,利用激光熔覆技术修复模具磨破损区域具有一定的应用价值。
【关键词】：45号钢 激光熔覆 镍基碳化钨 梯度涂层 搭接率
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 激光熔覆技术10-13
• 1.2.1 材料选取10-12
• 1.2.2 工艺参数理论分析12
• 1.2.3 激光熔覆技术在45号钢中的研究现状12-13
• 1.3 企业要求与研究内容13-14
• 1.4 课题研究方案14-16
• 2 实验材料与设备16-20
• 2.1 实验材料16
• 2.2 实验设备16-18
• 2.2.1 实验加工系统16-18
• 2.2.2 分析检测设备及方法18
• 2.3 本章小结18-20
• 3 激光单道熔覆镍基碳化钨涂层研究20-33
• 3.1 45号钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末20-24
• 3.1.1 实验方法20
• 3.1.2 实验结果与分析20-24
• 3.2 离焦量对45号钢表面激光熔覆镍基碳化钨粉末实验影响24-28
• 3.2.1 实验方法24-25
• 3.2.2 实验结果与分析25-28
• 3.3 激光重熔对镍基碳化钨涂层性能的影响28-32
• 3.3.1 实验方法29
• 3.3.2 实验结果与讨论29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 多道搭接激光熔覆自熔性镍基碳化钨涂层研究33-44
• 4.1 逆向工程在激光熔覆中的应用33-36
• 4.1.1 实验方法33-34
• 4.1.2 实验结果与分析34-36
• 4.2 冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响36-39
• 4.2.1 实验方法36-37
• 4.2.2 实验结果与分析37-39
• 4.3 45号钢表面激光熔覆梯度涂层的组织及性能39-42
• 4.3.1 实验方法39-40
• 4.3.2 实验结果与分析40-42
• 4.4 本章小结42-44
• 5 45号钢模具磨破损区域激光熔覆44-48
• 5.1 模具磨破损区域激光熔覆概述44
• 5.2 线轮模具激光熔覆修复44-47
• 5.2.1 实验对象44-45
• 5.2.2 实验方法45-46
• 5.2.3 存在问题和处理方法46
• 5.2.4 实验样件结果验证46-47
• 5.3 本章小结47-48
• 6 结论与展望48-50
• 6.1 结论48-49
• 6.2 展望49-50
• 参考文献50-53
• 攻读硕士期间发表学术论文情况53-54
• 致谢54-55
• 附录 各工艺参数下熔覆涂层宏观参数55-58

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