基于45号钢材料激光熔覆技术研究

发布时间：2019-08-26 17:29

【摘要】：本课题以45号钢材料为研究对象，选用熔点低、自熔性好的镍基合金粉末，对激光熔覆技术在齿轮修复及激光熔覆成形中的应用进行了研究。在45号钢基体表面上进行了激光熔覆的基础实验，首先进行了单道激光熔覆实验。对实验工艺参数下，激光熔覆工艺参数对熔覆层宏观质量的影响进行了分析，并对满足宏观成形质量的熔覆试样进行了金相组织分析，采用硬度计测试了试样的显微硬度，实验结果表明，在选定的工艺参数下，镍基合金熔覆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，实现了较优的冶金结合，熔覆层显微硬度高于基体硬度，可以保证成型件性能。在单道熔覆成形实验的基础上，进行了多道搭接熔覆成形实验，确定了最优搭接率，并对多道搭接熔覆层进行了金相组织分析及显微硬度测试，通过分析发现多道搭接熔覆层存在二次热效应问题，其组织晶粒大于单道熔覆层且硬度值降低。在齿轮激光熔覆过程中，通过采用合理的扫描顺序及分齿方法，，再结合最优工艺参数，利用KUKA机器人辅助编程和路径规划软件设计出了合理的扫描路径，最终利用手工编程的方式完成齿轮的激光熔覆。熔覆后的齿轮表面没有裂纹和局部堆积等缺陷，经过实践验证可以满足使用要求。最后本文对齿轮轮齿的激光再制造进行研究，利用渐开线方程制造渐开线齿轮轮齿。用solidwork2010对三维模型的分层和测量。采用手工编程和软件离线编程两种方法对扫描路径进行规划，最终完成了轮齿的激光再制造实验。实验结果验证了编程的正确性与合理性，但熔覆出来的轮齿形状和理想的齿轮轮齿形状存在一定的差别，需要对激光工艺参数和激光加工路径进行进步的研究。
【图文】：

实验设备,图片,送粉

表 2.3 激光熔覆主要实验设备技术参数Tab. 2.3 The main technical parameters of laser cladding experimental equipments名称描述IPG 光纤激光器YLR-3000（德国）最大输出功率：3000W 连续输出波长：1070-1080nm光纤芯径：1000um 长度 10m 光束质量：4mm·mrad机械手 KUKAKR30(德国)轴数：6 最大工作范围：2033mm负载能力：30KG 重复定位精度：<±0.06mm送粉器 FHPF-10北京飞虹激光送粉容量：1.5L 送粉颗粒范围：200~400 目送粉量：1.2r(g)~8.4r(g) 流量计：抗静电送粉管熔覆送粉头PERCITEC YC52（德国）粉末喷射距离：12~14mm 粉末汇聚范围：0.7mm~3mm光纤耦合准直聚焦系统，CCD 监控系统及功率测量系统

关系曲线,送粉,熔覆层,关系曲线

绝对送粉量的减少使粉末喷射过程中对激光束的屏蔽材料表面对激光能量的利用率，两者的综合作用使扫描速度变得无规律可寻。电压对熔覆层几何形貌的影响粉电压对熔覆层几何形貌的影响时，保持激光功率和扫描速度。激光功率取 800w，扫描速度取 1mm/s，送粉电压从 10v、12v结果如表 2.8 所示。表 2.8 送粉电压变化与熔覆层几何形貌的关系ationship between the change of powder feeding voltage and the cladding la10 12 14 16 0.56 0.75 0.88 0.91 1.97 1.90 1.88 1.82
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

【参考文献】