基于激光熔覆技术的联合收割机切割刀具性能提升的研究
发布时间：2021-11-24 22:36
我国是传统的农业大国,从事农业及其关联行业的人员数目众多。目前,我国的农业总产值已达10万亿元。通过增加产能、压缩生产成本和提升产品质量的途径,每年还能有大概10%的增长空间。推动农业向机械化发展是实现农业产值持续健康增长的重要举措。而联合收割机作为我国应用最为广泛的农机具之一,可以极大的简化收割过程,实现多种作物收割的全自动化,可有效的增加产能、提高效率、提升产品质量。但是现阶段我国农机具的设计和制造水平仍比较低,与世界水平差距较大,所生产的联合收割机性能和可靠性都比较差。而切割刀具作为联合收割机的重要零部件,其质量对联合收割机的使用寿命、性能、适应性和可靠性都有着重要的影响。比如切割刀具在工作的过程中会频繁出现变形、磨损、腐蚀等工况,不仅造成大量的经济损失,还限制了联合收割机的进一步推广使用。为了打破世界巨头对农机行业的垄断局面,切实提升联合收割机切割刀具的使用寿命。利用激光熔覆技术对切割刀具进行性能的提升,主要的研究内容如下:1、利用COMSOL仿真软件对激光束作用在基材上的过程进行模拟,研究不同的激光工艺参数对基材温度场和熔池尺寸的变化规律。2、根据不同工艺参数对熔覆层的变化规...
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
联合收
广东海洋大学硕士学位论文3粉末喷射在基体材料表面[10]，如图1-2所示。粉末预置法的操作简单且具有较好的经济性，但是粉末预置法制备的涂层均匀性较差，且激光束先辐射在粉末上再通过热传递到基体上，容易造成粉末烧损，影响涂层成形质量。同步送粉法是近年来发展较快的新工艺，其克服了很多粉末预置法的缺点，具有粉末和基体同步升温、工作效率高、涂层缺陷少、容易达到冶金结合、涂层组织细、烧损少、粉末输入量可调可控、适用范围广等优点。（a）粉末预置法（b）同步送粉法图1-2激光熔覆送粉方式与其他表面改性技术相比，激光熔覆的优点主要由以下几点：（1）加热和冷却均非常迅速，容易生成表面性能良好的细晶组织；（2）熔覆层在保持与基体材料紧密结合的同时，还具有较小的稀释率，可节约大量的资源；（3）热输入量和基体形变量较少；（4）适用于多种熔覆粉末，限制较少；（5）可按实际需求在特定的区域进行激光熔覆，无需对整个工件进行加工，可节省稀缺的矿产资源；（6）光束可以远距离操作，可作用在一般难以接近的区域；（7）工艺过程容易实现自动化。1.4激光熔覆技术在联合收割机切割刀具的应用（1）联合切割刀具耐磨性的研究由于广东地区的农业主要还是以家庭为主，尚未形成大规模的集中化耕作，个体户农民对农机具的性能要求并不高，故其设计和制造技术要滞后于其他高端制造行业。但随着时代的发展，农业的生产和种植越来越规模化，对农机具的性能及可靠性要求也必将越来越高。目前，国产联合收割机可靠性较低的关键因素是切割刀具等关键耐
基于激光熔覆技术的联合收割机切割刀具性能提升的研究6布状况以及涂层的各项性能参数，分析它们之间的内在关系。最终确定满足联合收割机切割刀具生产要求的激光熔覆工艺参数。（5）激光熔覆扫描路径对切割刀具形变的影响切割刀具为薄壁件，对热输入较为敏感，熔覆的过程中容易因热应力而产生变形，影响使用性能。因此，除了需要合适的激光工艺参数外，还需要调整必要的激光熔覆工艺，比如扫描路径。通过对不同扫描路径制备的涂层进行分析，分别测量在加工的形变量，进而分析其成因。最后得出切割刀具激光熔覆的最优扫描路径。1.5.2技术路线根据课题研究内容，制定技术路线如下图1-3所示：图1-3课题研究的技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mo对铁基合金激光熔覆层组织与性能的影响[J]. 崔陆军,于计划,郭士锐,李晓磊,郑博. 煤矿机械. 2020(01)
[2]激光熔覆铁基合金粉末的组织及耐腐蚀性能[J]. 陈坚,胡碧康,吴贺利,徐文,陶锡麒. 材料保护. 2019(12)
[3]钛基稀土激光熔覆层中TiC的生长规律研究[J]. 张天刚,柏明磊,庄怀风,肖海强. 热加工工艺. 2019(24)
[4]100 W高功率Nd∶YAG皮秒板条激光放大器[J]. 董彬,刘磊,唐晓军,刘洋. 中国激光. 2019(11)
[5]激光熔覆制备316L涂层组织及腐蚀行为研究[J]. 刘朋,陈志凯,金全明,朱青海. 激光与光电子学进展. 2020(03)
[6]激光熔覆铁基合金涂层的组织及耐蚀性能[J]. 钱绍祥. 铸造技术. 2019(06)
[7]扫描速度对激光熔覆钛合金复合涂层显微组织的影响[J]. 林沛玲,张有凤,杨湾湾,王虎,孔海娟,陈学锋. 热加工工艺. 2019(10)
[8]基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀金属模型[J]. 谭胜,吴建军,黄强,张宇,杜忻洳. 物理学报. 2019(05)
[9]45钢表面激光熔覆层成形效果及稀释率研究[J]. 董冬梅,陈菊芳,雷卫宁. 热加工工艺. 2019(04)
[10]激光熔覆成形过程中变形控制的研究综述[J]. 张干,乌日开西·艾依提,蒋厚峰. 热加工工艺. 2019(02)
硕士论文
[1]B元素对铁基合金激光成形试样组织与性能的影响[D]. 齐林森.南华大学 2017
[2]大功率声光调Q CO2激光器研究[D]. 张自豪.华中科技大学 2017
[3]激光制造粉末输送系统的优化研究[D]. 王云生.浙江工业大学 2016
[4]旋耕机刀片表面激光熔覆工艺及其耐磨性研究[D]. 田永财.黑龙江八一农垦大学 2016
[5]割草机刀片激光表面强化的研究[D]. 叶鹏云.福建农林大学 2016
本文编号：3516883
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
联合收
广东海洋大学硕士学位论文3粉末喷射在基体材料表面[10]，如图1-2所示。粉末预置法的操作简单且具有较好的经济性，但是粉末预置法制备的涂层均匀性较差，且激光束先辐射在粉末上再通过热传递到基体上，容易造成粉末烧损，影响涂层成形质量。同步送粉法是近年来发展较快的新工艺，其克服了很多粉末预置法的缺点，具有粉末和基体同步升温、工作效率高、涂层缺陷少、容易达到冶金结合、涂层组织细、烧损少、粉末输入量可调可控、适用范围广等优点。（a）粉末预置法（b）同步送粉法图1-2激光熔覆送粉方式与其他表面改性技术相比，激光熔覆的优点主要由以下几点：（1）加热和冷却均非常迅速，容易生成表面性能良好的细晶组织；（2）熔覆层在保持与基体材料紧密结合的同时，还具有较小的稀释率，可节约大量的资源；（3）热输入量和基体形变量较少；（4）适用于多种熔覆粉末，限制较少；（5）可按实际需求在特定的区域进行激光熔覆，无需对整个工件进行加工，可节省稀缺的矿产资源；（6）光束可以远距离操作，可作用在一般难以接近的区域；（7）工艺过程容易实现自动化。1.4激光熔覆技术在联合收割机切割刀具的应用（1）联合切割刀具耐磨性的研究由于广东地区的农业主要还是以家庭为主，尚未形成大规模的集中化耕作，个体户农民对农机具的性能要求并不高，故其设计和制造技术要滞后于其他高端制造行业。但随着时代的发展，农业的生产和种植越来越规模化，对农机具的性能及可靠性要求也必将越来越高。目前，国产联合收割机可靠性较低的关键因素是切割刀具等关键耐
基于激光熔覆技术的联合收割机切割刀具性能提升的研究6布状况以及涂层的各项性能参数，分析它们之间的内在关系。最终确定满足联合收割机切割刀具生产要求的激光熔覆工艺参数。（5）激光熔覆扫描路径对切割刀具形变的影响切割刀具为薄壁件，对热输入较为敏感，熔覆的过程中容易因热应力而产生变形，影响使用性能。因此，除了需要合适的激光工艺参数外，还需要调整必要的激光熔覆工艺，比如扫描路径。通过对不同扫描路径制备的涂层进行分析，分别测量在加工的形变量，进而分析其成因。最后得出切割刀具激光熔覆的最优扫描路径。1.5.2技术路线根据课题研究内容，制定技术路线如下图1-3所示：图1-3课题研究的技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mo对铁基合金激光熔覆层组织与性能的影响[J]. 崔陆军,于计划,郭士锐,李晓磊,郑博. 煤矿机械. 2020(01)
[2]激光熔覆铁基合金粉末的组织及耐腐蚀性能[J]. 陈坚,胡碧康,吴贺利,徐文,陶锡麒. 材料保护. 2019(12)
[3]钛基稀土激光熔覆层中TiC的生长规律研究[J]. 张天刚,柏明磊,庄怀风,肖海强. 热加工工艺. 2019(24)
[4]100 W高功率Nd∶YAG皮秒板条激光放大器[J]. 董彬,刘磊,唐晓军,刘洋. 中国激光. 2019(11)
[5]激光熔覆制备316L涂层组织及腐蚀行为研究[J]. 刘朋,陈志凯,金全明,朱青海. 激光与光电子学进展. 2020(03)
[6]激光熔覆铁基合金涂层的组织及耐蚀性能[J]. 钱绍祥. 铸造技术. 2019(06)
[7]扫描速度对激光熔覆钛合金复合涂层显微组织的影响[J]. 林沛玲,张有凤,杨湾湾,王虎,孔海娟,陈学锋. 热加工工艺. 2019(10)
[8]基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀金属模型[J]. 谭胜,吴建军,黄强,张宇,杜忻洳. 物理学报. 2019(05)
[9]45钢表面激光熔覆层成形效果及稀释率研究[J]. 董冬梅,陈菊芳,雷卫宁. 热加工工艺. 2019(04)
[10]激光熔覆成形过程中变形控制的研究综述[J]. 张干,乌日开西·艾依提,蒋厚峰. 热加工工艺. 2019(02)
硕士论文
[1]B元素对铁基合金激光成形试样组织与性能的影响[D]. 齐林森.南华大学 2017
[2]大功率声光调Q CO2激光器研究[D]. 张自豪.华中科技大学 2017
[3]激光制造粉末输送系统的优化研究[D]. 王云生.浙江工业大学 2016
[4]旋耕机刀片表面激光熔覆工艺及其耐磨性研究[D]. 田永财.黑龙江八一农垦大学 2016
[5]割草机刀片激光表面强化的研究[D]. 叶鹏云.福建农林大学 2016
本文编号：3516883
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