Cr/Ni合金激光熔覆层车—滚复合加工表面完整性及耐腐蚀性研究
发布时间：2023-04-23 15:49
随着人类社会的进步和工业化进程的深入,可持续发展的要求成为继续发展制造业的首要目标。利用激光熔覆手段在报废零件或廉价金属表面包覆具有特殊性能的熔覆层,不仅可以实现报废零件的再制造,而且提高了零件表面的耐磨、耐腐蚀性能,体现了激光熔覆在可持续制造领域的优越性和先进性。采用机械加工的方法可以提高激光熔覆表面的表面质量,满足零件再次使用的尺寸和精度要求。而且,激光熔覆与机械加工的结合实现了高效率、高精度以及更加柔性化的制造过程。激光熔覆层的后续机械加工过程决定了熔覆表面最终的几何形状、表面粗糙度和应力状态等,并决定其服役性能的优劣性。本文以液压立柱为研究对象,在45钢基体表面制备激光熔覆层,开发液压立柱的修复再制造技术,在报废液压立柱表面重新获得具有良好耐腐蚀的高性能熔覆层。该技术实现了资源循环再利用,体现了节能、环保的优势,对于建设节约型社会有着广泛而深远的意义。首先,利用激光熔覆技术在45钢表面制备了厚度不小于1.5 mm、组织致密、无裂纹、低孔隙率、高结合强度、高硬度、高力学强度并具有良好耐腐蚀性的Cr/Ni基合金熔覆层。通过对激光熔覆材料性能的表征,分析了表面熔覆层的机械加工方案。其...
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstrat
主要符号及其单位
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可持续制造与再制造研究背景
1.3 与增减材混合制造相关的切削加工技术
1.3.1 增材制造零件进行后续切削加工的必要性
1.3.2 涂覆类零件进行后续切削加工的挑战
1.3.3 涂覆层后续切削加工的可行性与研究现状
1.4 机械加工对耐腐蚀性的影响
1.5 存在问题
1.6 研究目标和研究内容
1.6.1 研究目标
1.6.2 研究内容
第二章 45钢表面激光熔覆层的制备及其材料性能分析
2.1 引言
2.2 45钢表面激光熔覆层的制备
2.2.1 激光熔覆表面修复再制造技术
2.2.2 45钢表面激光熔覆层的制备过程
2.3 熔覆层材料性能表征
2.3.1 实验方法
2.3.2 物理性能分析
2.3.2.1 表面熔覆层元素及物相分析
2.3.2.2 表面熔覆层微观组织分析
2.3.3 力学性能分析
2.3.3.1 表面熔覆层显微硬度分析
2.3.3.2 表面熔覆层的压缩力学性能
2.3.4 耐腐蚀性能
2.4 本章小结
第三章 激光熔覆异质分层材料的切削特性
3.1 引言
3.2 异质分层材料非连续变形问题的提出
3.3 直角切削激光熔覆异质分层材料的应力分布
3.3.1 直角切削激光熔覆异质分层材料的应力分析
3.3.2 直角切削近表面塑性变形层深度模型
3.3.3 激光熔覆分层材料切削的临界条件分析
3.4 直角切削应力模型的实验验证
3.4.1 直角切削实验设计
3.4.2 直角切削应力模型的实验验证
3.4.3 刀具前角对临界条件的影响
3.4.4 切削力波动对临界条件的影响
3.4.4.1 切削力时域与频域特性分析
3.4.4.2 切屑形态对切削力波动的影响
3.5 直角切削模型在车削过程中的应用
3.6 本章小结
第四章 wiper刀片大进给车削熔覆材料的表面完整性
4.1 引言
4.2 wiper刀片介绍
4.3 wiper刀片车削-滚压复合加工熔覆材料预实验
4.4 wiper刀片车削-滚压复合加工熔覆材料的表面完整性
4.4.1 加工工艺对已加工表面形貌及表面粗糙度的影响
4.4.2 加工工艺对表层显微硬度的影响
4.4.3 加工工艺对表面残余应力的影响
4.4.4 加工工艺对孔隙率的影响
4.4.5 加工工艺对界面结合强度的影响
4.5 wiper刀片车削-滚压复合加工的表面完整性图谱评价
4.5.1 基于极图的表面完整性评价模型
4.5.2 wiper刀片车削-滚压复合加工表面完整性评价
4.5.3 wiper刀片大进给车削-滚压复合加工的提出
4.6 wiper刀片大进给车削加工的三维表面形貌
4.6.1 基于几何-运动学的三维表面形貌建模
4.6.2 wiper刀片车削三维表面形貌模型的实验验证
4.6.3 进给量及刀尖圆弧对已加工表面轮廓的敏感性分析
4.6.4 wiper刀片大进给车削过程刀具磨损
4.7 wiper刀片大进给车削加工的材料去除率
4.7.1 基于蒙特卡罗方法的车削加工材料去除率建模
4.7.2 车削材料去除率模型的修正
4.7.3 切削用量及刀具几何参数对材料去除率的影响
4.8 wiper刀片大进给切削加工进给量的优化选择
4.8.1 wiper刀片大进给切削加工的表面完整性
4.8.2 wiper刀片大进给切削加工的单位比能
4.9 本章小结
第五章 wiper刀片车滚复合加工对熔覆层耐腐蚀性的影响
5.1 引言
5.2 粗糙度与耐腐蚀性相关性的研究现状及其局限性
5.2.1 非机械加工产生的粗糙度对耐腐蚀性的影响
5.2.2 传统耐腐蚀性研究的局限性及研究问题的提出
5.3 车削加工引起的表面粗糙度对耐腐蚀性的影响
5.3.1 基于功函数的粗糙表面腐蚀电位模型
5.3.2 车削表面粗糙度对耐腐蚀性的影响因素分析
5.4 wiper刀片车削-滚压复合加工表面完整性强化机理
5.4.1 车-滚复合加工对表面形貌的影响
5.4.2 车-滚复合加工对表层微观组织的影响
5.4.3 车-滚复合加工对表层显微硬度的影响
5.4.4 车-滚复合加工对表面残余应力的影响
5.5 车-滚复合加工对耐腐蚀性的影响
5.5.1 动电位极化曲线分析
5.5.2 EIS阻抗谱分析车滚复合加工表面的耐腐蚀性
5.5.3 EIS阻抗的敏感性分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况
致谢
应用证明
发表的代表性英文论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3800004
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstrat
主要符号及其单位
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可持续制造与再制造研究背景
1.3 与增减材混合制造相关的切削加工技术
1.3.1 增材制造零件进行后续切削加工的必要性
1.3.2 涂覆类零件进行后续切削加工的挑战
1.3.3 涂覆层后续切削加工的可行性与研究现状
1.4 机械加工对耐腐蚀性的影响
1.5 存在问题
1.6 研究目标和研究内容
1.6.1 研究目标
1.6.2 研究内容
第二章 45钢表面激光熔覆层的制备及其材料性能分析
2.1 引言
2.2 45钢表面激光熔覆层的制备
2.2.1 激光熔覆表面修复再制造技术
2.2.2 45钢表面激光熔覆层的制备过程
2.3 熔覆层材料性能表征
2.3.1 实验方法
2.3.2 物理性能分析
2.3.2.1 表面熔覆层元素及物相分析
2.3.2.2 表面熔覆层微观组织分析
2.3.3 力学性能分析
2.3.3.1 表面熔覆层显微硬度分析
2.3.3.2 表面熔覆层的压缩力学性能
2.3.4 耐腐蚀性能
2.4 本章小结
第三章 激光熔覆异质分层材料的切削特性
3.1 引言
3.2 异质分层材料非连续变形问题的提出
3.3 直角切削激光熔覆异质分层材料的应力分布
3.3.1 直角切削激光熔覆异质分层材料的应力分析
3.3.2 直角切削近表面塑性变形层深度模型
3.3.3 激光熔覆分层材料切削的临界条件分析
3.4 直角切削应力模型的实验验证
3.4.1 直角切削实验设计
3.4.2 直角切削应力模型的实验验证
3.4.3 刀具前角对临界条件的影响
3.4.4 切削力波动对临界条件的影响
3.4.4.1 切削力时域与频域特性分析
3.4.4.2 切屑形态对切削力波动的影响
3.5 直角切削模型在车削过程中的应用
3.6 本章小结
第四章 wiper刀片大进给车削熔覆材料的表面完整性
4.1 引言
4.2 wiper刀片介绍
4.3 wiper刀片车削-滚压复合加工熔覆材料预实验
4.4 wiper刀片车削-滚压复合加工熔覆材料的表面完整性
4.4.1 加工工艺对已加工表面形貌及表面粗糙度的影响
4.4.2 加工工艺对表层显微硬度的影响
4.4.3 加工工艺对表面残余应力的影响
4.4.4 加工工艺对孔隙率的影响
4.4.5 加工工艺对界面结合强度的影响
4.5 wiper刀片车削-滚压复合加工的表面完整性图谱评价
4.5.1 基于极图的表面完整性评价模型
4.5.2 wiper刀片车削-滚压复合加工表面完整性评价
4.5.3 wiper刀片大进给车削-滚压复合加工的提出
4.6 wiper刀片大进给车削加工的三维表面形貌
4.6.1 基于几何-运动学的三维表面形貌建模
4.6.2 wiper刀片车削三维表面形貌模型的实验验证
4.6.3 进给量及刀尖圆弧对已加工表面轮廓的敏感性分析
4.6.4 wiper刀片大进给车削过程刀具磨损
4.7 wiper刀片大进给车削加工的材料去除率
4.7.1 基于蒙特卡罗方法的车削加工材料去除率建模
4.7.2 车削材料去除率模型的修正
4.7.3 切削用量及刀具几何参数对材料去除率的影响
4.8 wiper刀片大进给切削加工进给量的优化选择
4.8.1 wiper刀片大进给切削加工的表面完整性
4.8.2 wiper刀片大进给切削加工的单位比能
4.9 本章小结
第五章 wiper刀片车滚复合加工对熔覆层耐腐蚀性的影响
5.1 引言
5.2 粗糙度与耐腐蚀性相关性的研究现状及其局限性
5.2.1 非机械加工产生的粗糙度对耐腐蚀性的影响
5.2.2 传统耐腐蚀性研究的局限性及研究问题的提出
5.3 车削加工引起的表面粗糙度对耐腐蚀性的影响
5.3.1 基于功函数的粗糙表面腐蚀电位模型
5.3.2 车削表面粗糙度对耐腐蚀性的影响因素分析
5.4 wiper刀片车削-滚压复合加工表面完整性强化机理
5.4.1 车-滚复合加工对表面形貌的影响
5.4.2 车-滚复合加工对表层微观组织的影响
5.4.3 车-滚复合加工对表层显微硬度的影响
5.4.4 车-滚复合加工对表面残余应力的影响
5.5 车-滚复合加工对耐腐蚀性的影响
5.5.1 动电位极化曲线分析
5.5.2 EIS阻抗谱分析车滚复合加工表面的耐腐蚀性
5.5.3 EIS阻抗的敏感性分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况
致谢
应用证明
发表的代表性英文论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3800004
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