基于锥齿轮热锻模具的激光修复技术研究

发布时间：2017-05-16 11:08

  本文关键词：基于锥齿轮热锻模具的激光修复技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文主要是对锥齿轮热锻模具的激光熔覆技术进行探究,锥齿轮试样来自于兴城市粉末冶金有限公司的锥齿轮热锻生产线,激光修复系统来自于辽宁工业大学机械工程与自动化学院激光加工实验室。对该公司报废的模具进行高性能的激光修复不仅节约了资源,也给公司带来了一定的经济效益。研究开始之前,需要做好充分的调研,所以课题安排半年时间到工厂实地调研,观察模具的实际生产情况,并从中发现模具的加工、热处理、使用和报废的全部流程,并且对这其中各种因素做好调研记录,调研中着重对模具的使用环节做了详细的观察和分析,从中发现模具在使用的时候环境非常恶劣,模具需要在锻压机上往复工作,这样的工作环境对模具的抗疲劳性能要求非常高,这也是模具报废的主要原因;其次就是模具需要对加热后的坯料进行锻压,坯料的热量会传导到模具上,在加工完一个零件之后,再用润滑液洗净,在接触液体的同时也会使得模具迅速降温,在往复的升温降温的过程中,也会加大模具的疲劳;然后就是模具在锻压产品的时候,受到坯料的磨砺磨损,这是模具报废的主要原因,因为在坯料没有完全变成液态的同时挤压坯料,坯料被迫从模具表面流过,使得模具尖锐部分磨损最为严重。这也是模具最需要修复的部分。其次为模具的修复环节,该论文的主体部分是针对H13钢激光修复层的探究,因为在做传统的激光修复的同时,发现传统修复没能达到一个较好的效果,并且暴露出很多可以解决的问题,这里通过实验探究出了铁基合金梯度熔覆层,该熔覆层总共分为三层,通过交错叠加的方式熔覆在一起,并且表现出从底层向顶层显微硬度值逐渐升高的趋势,这样的结构可以很好地避免传统修复中熔覆层在工作中被压塌的不足,并且全部用的是铁基合金粉末,该粉末形成的熔覆层与基体的结合性能非常良好。然后本文中叙述了铁基合金梯度熔覆层的具体应用,也是本实验的最终目的,就是在报废的锥齿轮热锻模具上进行激光修复,将报废区域修复完好,并且使其再次获得生产能力,修复的要求不仅是形状上恢复原来的标准,更重要的是性能上也要达到甚至超过原来的性能,激光修复后的模具最后经过生产前预处理这最后一道工序,就可以再次参与生产,预处理主要是通过机械加工的方式在模具表面加工出符合生产标准的工作面,最后则是二次参与生产,这里将修复后的锥齿轮热锻模具重新参与生产的效果作为衡量标准,通过对比生产件数来评价实验的效果。最后铁基合金梯度熔覆层的实际应用效果远远超过了新模具的生产能力,这说明该方案修复锥齿轮热锻模具是可行的,并且熔覆层的梯度结构也大大避免了熔覆层在受到外界载荷作用时塌陷破裂的缺点,最终成为比较经济可靠的修复方案。
【关键词】：锥齿轮热锻模具 激光熔覆技术 H13钢 梯度熔覆层 铁基合金粉末
【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;TG315.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 课题研究的背景12-14
• 1.2.1 锥齿轮热锻工艺12
• 1.2.2 热锻模具报废机理及传统修复方案12-13
• 1.2.3 激光熔覆原理13-14
• 1.3 国内外研究与发展现状14-15
• 1.3.1 国内热锻模具修复发展现状14-15
• 1.3.2 国外热锻模具修复发展现状15
• 1.4 课题研究内容15-19
• 1.4.1 课题来源15-16
• 1.4.2 实验设计方案16-18
• 1.4.3 预期结果18-19
• 2 实验材料、设备和工艺19-30
• 2.1 实验材料19-21
• 2.1.1 锥齿轮热锻模具19-20
• 2.1.2 基体材料20
• 2.1.3 实验粉末20-21
• 2.2 实验设备21-24
• 2.2.1 激光加工设备21-22
• 2.2.2 测试设备22-23
• 2.2.3 工厂生产设备23-24
• 2.3 激光熔覆工艺研究24-29
• 2.3.1 熔覆工艺参数对熔覆层特性的影响25-26
• 2.3.2 其他因素对熔覆层特性的影响26-27
• 2.3.3 熔覆层缺陷分析27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 铁基合金梯度熔覆层的研制30-68
• 3.1 熔覆层的制备30-34
• 3.1.1 熔覆层的制备概况30-31
• 3.1.2 实验的工艺参数31-32
• 3.1.3 熔覆层质量影响因素32-34
• 3.2 铁基合金梯度熔覆层概述34-36
• 3.2.1 传统熔覆层34-35
• 3.2.2 铁基合金梯度熔覆层35-36
• 3.3 底层熔覆实验36-44
• 3.3.1 实验方案36
• 3.3.2 FJ-1 粉末的单道熔覆实验36-41
• 3.3.3 FJ-1 粉末的单层熔覆实验41-44
• 3.4 夹层熔覆实验44-59
• 3.4.1 实验方案44-45
• 3.4.2 铁基合金粉末1号的单道熔覆实验45-51
• 3.4.3 铁基合金粉末1号的单层熔覆实验51-54
• 3.4.4 铁基合金粉末1号与FJ-1 粉末的叠加实验54-59
• 3.5 顶层熔覆实验59-61
• 3.5.1 实验方案探究59
• 3.5.2 高铬铁基合金粉末熔覆层59-61
• 3.6 铁基合金梯度熔覆层实验61-66
• 3.6.1 实验方案61
• 3.6.2 铁基合金梯度熔覆层制备61-66
• 3.7 本章小结66-68
• 4 锥齿轮热锻模具的激光修复68-79
• 4.1 锥齿轮热锻模具的磨损原因探究68-70
• 4.1.1 模具生产实际观察分析68-69
• 4.1.2 锻压仿真模拟分析69-70
• 4.2 传统修复方案探究70-72
• 4.2.1 激光熔覆铁基合金粉末1号70
• 4.2.2 模具生产前预处理70-71
• 4.2.3 实际生产情况分析71-72
• 4.3 传统方案修复改进72-73
• 4.3.1 激光扫描路径72
• 4.3.2 熔覆层与基体结合72-73
• 4.4 梯度熔覆方案修复73-77
• 4.4.1 最终修复方案73
• 4.4.2 最终修复73-77
• 4.5 实际生产效果分析77-78
• 4.5.1 锥齿轮热锻模具的生产预处理77
• 4.5.2 实际生产效果77-78
• 4.6 本章小结78-79
• 5 结论79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83

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