激光熔覆工艺基础研究硕士论文

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1、上海海事大学硕士学位论文激光熔覆工艺基础研究姓名：沈燕娣申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：宋光明20060601激光熔覆工艺基础研究Y1008521摘要激光熔覆的试验研究始于20世纪70年代，通过三十多年的发展，该技术已经取得了很大的进展，在工业生产中正得到越来越广泛的应用，然而要大范围地生产应用还存在一些问题。激光熔覆中最棘手的问题是熔覆层的开裂。在选定基体材料和熔覆材料的基础上，一般可通过优化工艺方法和工艺参数来尽可能减少熔覆层的开裂。本文提出了单向送粉双向扫描激光熔覆工艺，通过选择合适的激光工艺参数，进行单道和多道熔覆试验，得到

2、了无裂纹的熔覆层，为解决开裂难题提供了一种简便可靠的方法。多道搭接熔覆中，表面平整度的改善也是急于解决的问题。选择不同的搭接系数，对熔覆层的表面平整度有很大的影响，并直接决定后期加工量的大小。本文介绍了搭接系数的理论推导并通过选择不同的搭接系数进行试验，发现搭接系数为O．4时，熔覆层的最大厚度差最小，搭接处的粗糙度最小，表面平整度最好，从而为多道搭接熔覆工艺参数的确定提供了依据。多道熔覆层的金相组织分析表明，金相组织为化合物、合金马氏体和残余奥氏体，顶部马氏体呈针状，因而熔覆层具有较高的硬度，熔覆层和基体为冶金结合，熔覆层内无裂纹和气孔，层与层之间

3、结合紧密，也为冶金结合，这进一步证实熔覆质量良好。熔覆层的几何形貌除了受熔覆材料和基体的熔点、导热系数、密度和比热等物理参数、相互之间的化学匹配性制约之外，主要取决于激光功率、光斑形状和尺寸、光束输出模式、扫描速度和送粉速率。本文通过调整激光功率、扫描速度和送粉速率，研究了激光工艺参数对熔覆层厚度和宽度的影响。试验表明：增大激光功率、送粉速率或者减小扫描速度，可以使熔覆层厚度变深；增大激光功率、减小送粉速率，可以使熔覆层宽度变大。在实际应用中，一般根据给定的熔覆层厚度，选取相应的激光工艺参数。工艺参数的选取需要有一定的理论或经验依据。本文根据试验数

4、据，进行了熔覆层厚度和扫描速度以及送粉速率之间的曲线拟合和回归分析，得到了理想的拟合公式，并结合试验经验，获得了工艺参数的选取依据，对实际应用具有一定的指导作用。激光熔覆工艺基础研究激光熔覆层的边缘塌陷也是一大问题。塌陷造成熔覆层底部与顶部的长度或宽度不等，减少了试件的工作面，影响了熔覆层质量。通过两种工艺的试验及其分析，得到了较理想的防塌陷工艺。齿轮在机器中得到广泛的应用，采用激光熔覆工艺可以对轮齿的失效进行修复。本文对齿轮进行了激光熔覆试验，提出了齿轮熔覆的位置设计，介绍了齿轮熔覆的扫描工艺，研究了齿轮模数对熔覆层开裂倾向的影响。针对齿轮的塌陷

5、，确定了合理的扫描方法和工艺参数，得到了理想的熔覆效果。关键词：激光熔覆，工艺参数，裂纹，搭接，几何形貌，塌陷，齿轮激光熔覆工艺基础研究TheFundamentallnVestigatiOnonLaserCladdingProcessABSTRACTTheexperimentalstudyoflasercladdingbeganeversincethe1970s．Through30years’development。thetechnologyhasmadegreatprogressandbeenmoreandmorewidelyusedinthei

6、ndustrialproduction．However，itstillexistssomeproblemstolarge·scaleproductionappI．cations．Themostintractableproblemoflasercladdingiscoatingcracking．Onthebasisofselectedsubstrateandcoatingmaterial．generallywecanminimizecracksbyoptimizingtechnoIOgjcaImethodsandparameters．Theautho

7、rproposedtheprocessofunidirectiO几aIpowderfeedingandtwo-wayscanning．Bychoosingappropriatelasertechnologicalparameters，theexperimentalstudyofsingle-passcladdingandmultipasslapcladdingwasinvestigated，andthecoatingwithnocracklewasobtained。thusprovidingasimpleandreliablesolutiontop

8、roblemsofcracking．Astothemultipasslapcladding，theimprovemento