关于阶梯形件激光熔覆再制造工艺设计及应用研究
本文选题：阶梯形件 + 工艺设计 ； 参考：《燕山大学》2016年硕士论文
【摘要】：激光再制造技术是一种先进的修复技术,其核心理念是变废为宝,主要是将破损与废旧的钢铁零部件以低污染、低成本的修复变为新的成品,使其再继续使用,并且再制造后的零部件使用寿命优于原来的使用寿命。在工业生产中,阶梯形零部件占有很大的比例,诸如阶梯轴、曲轴及拉丝机塔轮等都是阶梯形零件,这些阶梯形零件的损伤失效在工业生产中的消耗占很大的比例。本文利用激光熔覆技术的优势,选用调质后的45#钢棒料自制阶梯形件进行激光再制造工艺研究,对其基础研究成果在拉丝机塔轮上进行工程应用。主要研究内容如下:采用大功率半导体激光器,通过单一变量的实验方法,分析了激光熔覆工艺参数中的激光功率、扫描速度及搭接率对熔覆层表面宏观质量、金相组织以及显微硬度的影响,确定了较佳的激光熔覆参数。针对阶梯形件再制造中易产生熔覆缺陷的两个部位,即阶梯部位和端面部位,分别进行了激光熔覆工艺研究,为制定合理的阶梯形件激光熔覆再制造工艺打下基础。针对直角与非直角两种几何形状的阶梯形件进行了激光熔覆试验,分析各自熔覆层的金相组织、显微硬度以及XRD物相组成;利用ANSYS有限元分析软件的APDL参数化程序模拟了直角与非直角阶梯形件激光熔覆的过程,分析了直角与非直角阶梯形件激光熔覆过程的温度场与应力场,同时分析了冷却后产生的残余应力场。对拉丝机塔轮进行了激光再制造实践,分析了塔轮失效的原因,制定了拉丝机塔轮激光再制造的具体修复工艺,测试了熔覆后的塔轮熔覆层的宏观硬度,对再制造后的塔轮熔覆表面进行了耐磨性能试验。试验结果表明:拉丝机塔轮的表面质量、硬度与耐磨性能满足使用要求。
[Abstract]:Laser remanufacturing technology is an advanced repair technology. Its core idea is to turn broken and old steel parts into new products with low pollution and low cost, so that they can continue to be used again. And the service life of the parts after re-manufacture is better than the original service life. In industrial production, stepped parts account for a large proportion, such as step shaft, crankshaft and pulley of drawing machine, all of which are ladder parts. The damage failure of these stepped parts accounts for a large proportion of the consumption in industrial production. Based on the advantage of laser cladding technology, the laser remanufacturing technology of 4 steel rod materials made by ourselves is studied in this paper, and the basic research results are applied to the tower wheel of drawing machine. The main research contents are as follows: the laser power, scanning speed and lap rate of laser cladding process parameters on the macroscopic quality of the cladding layer surface are analyzed by using a single variable experimental method using a high-power semiconductor laser. The better laser cladding parameters were determined by the influence of metallographic structure and microhardness. The laser cladding process is studied for the two parts which are easy to produce cladding defects in the remanufacturing of stepped parts, that is, the step part and the end part, so as to lay a foundation for the establishment of a reasonable laser cladding and remanufacturing process. Laser cladding experiments were carried out for two kinds of stepped parts with right angle and non-right angle. The microstructure, microhardness and XRD phase composition of the coatings were analyzed. The APDL parameterized program of ANSYS finite element analysis software is used to simulate the laser cladding process of right angle and non right angle step parts, and the temperature field and stress field of right angle and non right angle step laser cladding process are analyzed. At the same time, the residual stress field after cooling is analyzed. The laser remanufacturing practice of the tower wheel of the drawing machine is carried out, the causes of the failure of the tower wheel are analyzed, the concrete repair technology of the laser remanufacturing of the tower wheel of the drawing machine is established, and the macroscopic hardness of the cladding layer of the tower wheel after cladding is tested. The wear resistance of the cladding surface of the remanufactured tower wheel was tested. The test results show that the surface quality, hardness and wear resistance of the tower wheel of the drawing machine can meet the requirements of application.
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
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，本文编号：2057539
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