不锈钢冷轧辊激光表面修复工艺研究
发布时间：2021-08-29 08:10
为了解决不锈钢冷轧辊表层经常出现的疲劳剥落或磨损,提升不锈钢冷轧辊表层硬度及耐磨性,在大量实验基础上研究了工艺参数对不锈钢冷轧辊表面激光熔覆层力学性能的影响。采用激光熔覆正交实验对304不锈钢表面进行熔覆,重点研究了激光功率、扫描速度、送粉速度和搭接率对熔覆层的影响,取得了304不锈钢表层搭接理想熔覆层的工艺参数,并对熔覆层的硬度和耐磨性能进行检测。结果表明,激光功率为1 300 W、扫描速度为11 mm/s、送粉速度为1.4 r/min、搭接率为30%时熔覆层最高硬度高出基材硬度约500.00 HV0.2,摩擦磨损实验表明熔覆层耐磨性能明显提高,磨损104次熔覆层失重率仅为0.016 5%。激光熔覆技术在一定范围内可以大幅度提升基材的硬度及耐磨性能,此实验结果可以为修复不锈钢冷轧辊提供工艺参考。
【文章来源】：应用激光. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
三类参数硬度测量图
单道熔覆实验中以稀释率及硬度为质量标准,由结果可知,第11组金相试样检测结果最优。实际生产中单道熔覆并不能满足304不锈钢冷轧辊的修复要求,因此继续对其进行搭接实验。在其他条件不变的情况下搭接率选择为(30%、40%、50%)。针对三组实验制备金相试样,对截面分别进行维氏硬度测量,左图4是不同搭接率维氏硬度测量的结果,横坐标表示硬度测量距离,纵坐标表示力在200N的维氏硬度。黑色表示搭接率为30%,熔覆层最高硬度为794.00 HV0.2、平均硬度为651.75HV0.2;绿色表示搭接率为40%时,熔覆层平均硬度为609.56 HV0.2,最高硬度为762.62 HV0.2;红色表示搭接率为50%时,熔覆层平均硬度为583.84 HV0.2,最高硬度为753.22 HV0.2。实验结果表明,当搭接率为30%时淬硬层最深,平均硬度、最高硬度均最优。原因是随着搭接率增大,熔覆层重合面积增加,后一道熔覆层以前一道熔覆层为基底,单位面积激光束重复扫描的时间延长,熔覆层 接收到的能量密度增大,对前一道熔覆层表层产生二次熔融,熔覆组织生长粗大。另外,前一道熔覆表层富集的熔渣由于二次熔融的作用,与合金粉末结合,产生夹渣缺陷。2.5 试样耐磨性分析
从图1(c）可以看出，随送粉速度增加，稀释率呈现整体降低的态势，原因是一开始随着送粉速度增加，合金粉末吸收了更多的激光束能量，导致更多的合金粉末熔化，熔覆层高度增加，传递到基材的能量减少，熔深变浅稀释率降低。当送粉速度增加到一定程度时，一方面过量的合金粉末由于无法完全吸收能量达到熔融状态导致粉末脱落，熔覆层高度增加变慢；另一方面合金粉末吸收能量使基材吸收能量减少，稀释率降低。2.2 试样金相分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧辊激光熔覆再制造工艺参数优化[J]. 赵建峰,张小萍. 锻压技术. 2019(08)
[2]基于正交试验的Q235/316薄钢板激光焊接工艺优化[J]. 王波,舒林森. 应用激光. 2019(04)
[3]激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展[J]. 平学龙,符寒光,孙淑婷. 材料导报. 2019(09)
[4]激光熔覆304不锈钢组织与力学性能研究[J]. 郭卫,张亚普,胡磊,李远凯. 应用激光. 2019(02)
[5]轧辊再制造及其表面强化技术的研究进展[J]. 秦翔,杨军,邹德宁,谢燕翔. 材料保护. 2019 (02)
[6]激光扫描速率与熔覆层组织性能的规律研究[J]. 何昱煜,刘益剑,陈明,黄无云,戴鑫,毛建良,徐泽玮. 激光技术. 2019(02)
[7]工艺参数对304不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层的组织、耐磨性及耐腐蚀性的影响[J]. 杨丹,宁玉恒,赵宇光,朱国斌,徐晓峰. 材料导报. 2017(24)
[8]45钢基体上激光熔覆Ni60A合金涂层的显微组织和高温摩擦学行为（英文）[J]. 张健,胡玉,谭小军,郭亮,张庆茂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[9]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[10]45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能[J]. 李养良,罗红梅,王利,陈清宇. 热加工工艺. 2009(04)
硕士论文
[1]304不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层的熔敷工艺及改性研究[D]. 冯嘉宁.兰州理工大学 2019
[2]轧辊表面激光合金化材料制备与性能分析[D]. 丁春.苏州大学 2014
[3]纳米晶304不锈钢力学性能的研究[D]. 刘旭.东北大学 2013
[4]WC/Ni基合金激光熔覆工艺及熔覆层特性研究[D]. 樊增彬.山东大学 2012
[5]激光熔覆工艺参数优化及其自适应有限元分析[D]. 郝明仲.大连理工大学 2012
[6]轧辊、辊压机及模具钢的表面激光熔覆研究[D]. 徐星.武汉科技大学 2012
[7]低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究[D]. 冯旭东.河南理工大学 2011
本文编号：3370257
【文章来源】：应用激光. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
三类参数硬度测量图
单道熔覆实验中以稀释率及硬度为质量标准,由结果可知,第11组金相试样检测结果最优。实际生产中单道熔覆并不能满足304不锈钢冷轧辊的修复要求,因此继续对其进行搭接实验。在其他条件不变的情况下搭接率选择为(30%、40%、50%)。针对三组实验制备金相试样,对截面分别进行维氏硬度测量,左图4是不同搭接率维氏硬度测量的结果,横坐标表示硬度测量距离,纵坐标表示力在200N的维氏硬度。黑色表示搭接率为30%,熔覆层最高硬度为794.00 HV0.2、平均硬度为651.75HV0.2;绿色表示搭接率为40%时,熔覆层平均硬度为609.56 HV0.2,最高硬度为762.62 HV0.2;红色表示搭接率为50%时,熔覆层平均硬度为583.84 HV0.2,最高硬度为753.22 HV0.2。实验结果表明,当搭接率为30%时淬硬层最深,平均硬度、最高硬度均最优。原因是随着搭接率增大,熔覆层重合面积增加,后一道熔覆层以前一道熔覆层为基底,单位面积激光束重复扫描的时间延长,熔覆层 接收到的能量密度增大,对前一道熔覆层表层产生二次熔融,熔覆组织生长粗大。另外,前一道熔覆表层富集的熔渣由于二次熔融的作用,与合金粉末结合,产生夹渣缺陷。2.5 试样耐磨性分析
从图1(c）可以看出，随送粉速度增加，稀释率呈现整体降低的态势，原因是一开始随着送粉速度增加，合金粉末吸收了更多的激光束能量，导致更多的合金粉末熔化，熔覆层高度增加，传递到基材的能量减少，熔深变浅稀释率降低。当送粉速度增加到一定程度时，一方面过量的合金粉末由于无法完全吸收能量达到熔融状态导致粉末脱落，熔覆层高度增加变慢；另一方面合金粉末吸收能量使基材吸收能量减少，稀释率降低。2.2 试样金相分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]轧辊激光熔覆再制造工艺参数优化[J]. 赵建峰,张小萍. 锻压技术. 2019(08)
[2]基于正交试验的Q235/316薄钢板激光焊接工艺优化[J]. 王波,舒林森. 应用激光. 2019(04)
[3]激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展[J]. 平学龙,符寒光,孙淑婷. 材料导报. 2019(09)
[4]激光熔覆304不锈钢组织与力学性能研究[J]. 郭卫,张亚普,胡磊,李远凯. 应用激光. 2019(02)
[5]轧辊再制造及其表面强化技术的研究进展[J]. 秦翔,杨军,邹德宁,谢燕翔. 材料保护. 2019 (02)
[6]激光扫描速率与熔覆层组织性能的规律研究[J]. 何昱煜,刘益剑,陈明,黄无云,戴鑫,毛建良,徐泽玮. 激光技术. 2019(02)
[7]工艺参数对304不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层的组织、耐磨性及耐腐蚀性的影响[J]. 杨丹,宁玉恒,赵宇光,朱国斌,徐晓峰. 材料导报. 2017(24)
[8]45钢基体上激光熔覆Ni60A合金涂层的显微组织和高温摩擦学行为（英文）[J]. 张健,胡玉,谭小军,郭亮,张庆茂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[9]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[10]45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能[J]. 李养良,罗红梅,王利,陈清宇. 热加工工艺. 2009(04)
硕士论文
[1]304不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层的熔敷工艺及改性研究[D]. 冯嘉宁.兰州理工大学 2019
[2]轧辊表面激光合金化材料制备与性能分析[D]. 丁春.苏州大学 2014
[3]纳米晶304不锈钢力学性能的研究[D]. 刘旭.东北大学 2013
[4]WC/Ni基合金激光熔覆工艺及熔覆层特性研究[D]. 樊增彬.山东大学 2012
[5]激光熔覆工艺参数优化及其自适应有限元分析[D]. 郝明仲.大连理工大学 2012
[6]轧辊、辊压机及模具钢的表面激光熔覆研究[D]. 徐星.武汉科技大学 2012
[7]低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究[D]. 冯旭东.河南理工大学 2011
本文编号：3370257
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