熔覆工艺(共4篇)
熔覆工艺 篇1
摘要:采用激光熔覆技术对齿面进行单道、多层、多道搭接烧结实验, 获得了表面平整、外形规则并形成冶金结合的修复层。分析了熔覆层中产生的裂纹、气孔、齿顶塌陷、表面粗糙等缺陷的原因, 并提出了解决方法。
关键词:激光熔覆,齿面,修复,工艺,缺陷
传统齿轮齿面的修复法有电镀法、热喷涂法和堆焊法。电镀法的镀层结合强度低且耐磨性差, 热喷涂法变形大, 而堆焊法工艺较复杂, 都不太适合形状复杂齿面修复的工业应用。激光熔覆修复是以激光作为热源, 通过在损坏齿面添加粉末材料, 利用激光束的高能量密度使之与齿面薄层熔凝并形成冶金结合, 从而恢复齿廓形貌。激光加工可进行局部及有选择性的修复处理, 具有工艺性灵活、修复层与齿面结合牢固、热影响小、组织致密、稀释率低等优点, 非常适合齿轮的齿面修复应用。
一、齿面激光熔覆
1. 试验装置和材料
试验设备:TJ-HL-T5000型恒流电激励连续CO2激光器, PMAC五轴联动数控机床, JKF-6型激光宽带涂敷送粉器。
试验材料:45钢斜齿轮轴整体结构, 齿数25, 螺旋角15°28′34″, 法面模数4mm, 法面压力角20°;粉末材料为Ni60粉末, 化学组分为:C0.6%~0.8%, Cr15.0%~16.5%, Si4.4%~5.0%, B2.5%~3.5%, Fe≤5.0%。
试验方案:采用侧向送粉方式, 送粉喷嘴的位置在激光束的一侧, 粉末和激光束相交于一点, 单向送粉单向扫描, 如图1所示。齿轮熔覆采用轴向分齿跳齿扫描法, 光束不动, 齿轮沿轴线方向作直线运动, 齿轮同步旋转。
2. 试验过程
本研究采用的齿面激光熔覆修复的工艺过程如下。
(1) 采用无损探伤法对损坏齿轮进行检测, 判断是否具有修复价值。
(2) 根据失效齿轮的几何参数与变化规律, 确定最佳扫描方法。
(3) 在平面样块上实验, 得到激光熔覆最佳工艺参数组合。
(4) 根据损坏齿面情况设计激光扫描轨迹, 编制相应计算机控制程序。
(5) 清洗齿面, 去除损坏处氧化膜和污垢, 以便熔融金属粉末能润湿齿轮基体。
(6) 在齿轮表面单道熔覆成形, 使覆层与基体形成冶金结合。
(7) 对面积较大损坏, 在第一道的基础上熔覆第二道, 使第二道与第一道搭接平整。
(8) 对齿面损坏较深处, 在第一层的基础上熔覆第二层, 使第二层与第一层形成冶金结合。
(9) 重复以上过程, 直到将整个损坏齿轮修复完为止。
(10) 对修复后齿面进行适当后续机加工, 恢复原有渐开线齿廓形状, 并进行质量检测。
3. 熔覆工艺
(1) 单道熔覆。
齿面轮廓复杂, 为了获得理想的激光熔覆工艺参数, 先在大量探索性实验基础上确定一个工艺参数范围。根据正交法原理, 以激光功率P、送粉量G、扫描速度V为因子安排L9 (34) 正交实验, 通过评价覆层外观、外形及稀释率, 最后确定P=1.8k W、G=80r/min、V=3.8mm/s, 试验结果为熔覆层表面光滑、外形规则并形成冶金结合, 如图2所示。
(2) 多层熔覆。
因单道熔覆层厚度有限, 对损坏较严重齿面还需进行多层修复。因多层熔覆时基体已不再是平面而是弧形, 通过多次试验, 发现影响覆层高度的因素很复杂, 没有实时闭环监测是无法精确控制的。最终将预先测得初始五层烧结高度的平均值作为分层基准, 实践证明效果较好。在多层熔覆试样上用显微硬度计测量硬度值, 发现宽度方向上硬度相差很小, 深度方向上的硬度如图3所示, 硬度分布比较均匀, 且大大超过了粉末的硬度, 能够强化修复齿面, 提高其耐磨性。
(3) 多道搭接。
在齿轮修复中, 不仅有各个磨损部位个别修复的要求, 有时还需要对一个齿面进行整体修复。但由于光斑尺寸小, 单道烧结的宽度十分有限, 对大模数齿面激光熔覆只能采用多道搭接。搭接率的大小将直接影响到齿面修复层的表面平整和修复效果。若搭接率太小, 两道之间会有一条明显的凹陷区, 若搭接率太大, 整个涂层表面呈现一斜坡。根据搭接系数确定的理论依据和实验验证, 当搭接系数为20%时修复层表面平整。
二、熔覆层缺陷控制
1. 修复精度和表面质量
大面积的齿面修复层表面虽较平整, 但很粗糙, 精度较低, 必须经过后续切削加工才能重新投入使用。究其原因, 一是因为粉末输送的不均匀和激光功率等工艺参数的不稳定, 造成单道厚度、宽度发生变化;二是采用侧向同步送粉沿齿面扫描时, 渐开面上各点的粉末运动方向与激光束扫描速度方向的夹角不一致, 导致各点的粉末堆积形状发生变化;三是熔池中凝固组织在高温状态下发生氧化, 在修复层外表面形成了氧化皮外壳。通过实验发现, 采用反复逐层机械修整的方法可以大大提高修复精度和表面质量。
2. 裂纹和气孔
对齿面进行多道多层激光熔覆后, 修复层表面会产生明显的裂纹和气孔。气孔主要是由于粉末熔化过程中产生的气体在快速凝固时来不及逃逸出表面所致。在实验前对Ni60粉末烘干, 并适当调整工艺参数, 减缓熔池冷却结晶速度有利于气体的逃逸。
激光熔覆过程修复层经受一个极为不均匀的快热快冷作用, 熔池在快速凝固及随后的快速冷却中将产生内应力, 这是导致齿面修复层开裂的主要原因。另外, Ni60粉末中B、Si元素的存在, 使得熔覆层中会产生硅化物和硼化物等脆硬相, 降低了修复层的延展性, 增加了开裂倾向。轮齿修复前对齿面进行一定温度的预热、修复后再进行一定的后处理, 可降低温度梯度从而降低开裂可能。
3. 齿顶塌陷
齿轮传动时, 主动齿轮齿顶将推动从动齿轮齿根运动。齿面激光熔覆时齿顶会发生塌陷现象, 将影响传动平稳性。齿顶塌陷主要是由于激光照射时热量向齿面边缘扩散, 位于边缘的齿顶横向剖面积小, 热集聚效应明显。此外, 齿轮齿廓曲线为渐开线, 熔融液体从高处向低处流, 齿顶熔池里的熔液向两侧流动造成齿顶材料的流失而塌陷。
在激光功率、光斑尺寸不变的情况下, 通过增加送粉量或减小扫描速度, 使齿顶基体尽量少熔化可减缓塌陷。另外, 通过实验验证, 齿顶采用预置粉末法, 先用较低的激光功率扫描, 使小部分粉末熔化或微熔, 依靠这部分粉末使大量的粉末粘结成团附着在齿顶表面, 再进行正式的激光熔覆, 基本能解决齿顶塌陷问题。
三、结语
(1) 利用激光熔覆技术对失效齿面进行了激光熔覆修复。通过优化工艺参数, 得到了表面平整、稀释率低、具有良好冶金结合且硬度较高的修复层。
(2) 通过采用反复逐层机械修整的方法提高了齿面修复精度和表面质量, 对轮齿修复前的预热和修复后的后处理降低了开裂的可能, 对熔覆粉末烘干并适当调整工艺参数解决了气孔问题, 采用粉末预置二次扫描基本解决了齿顶塌陷问题。
参考文献
[1]赵丽娟, 史辉.齿轮传动中磨损问题的研究及修复方法综述[J].中国工程机械学报, 2007, 5 (2) :243-245.
[2]陈列, 谢沛霖.齿面激光熔覆中的防边缘塌陷工艺研究[J].激光技术, 2007, 31 (5) :518-521.
[3]吴健.影响激光熔覆层品质的主要因素分析[J].机械制造与自动化, 2004, 33 (4) :52-56.
[4]董世运, 张晓东.45钢凸轮轴磨损凸轮的激光熔覆再制造[J].装甲兵工程学院学报, 2011, 25 (2) :85-88.
[5]徐家乐, 李忠国.激光熔覆层裂纹缺陷的研究进展[J].热加工工艺, 2013, 42 (8) :6-9.
熔覆工艺 篇2
单层激光熔覆层已不能满足材料表面性能日益苛刻的要求,激光多层熔覆因此而成为研究的热点[1,2,3]。激光多层熔覆工艺难点较多、较大,陶瓷材料性能优异,是常用的熔覆材料,但其脆性较大、耐疲劳性能差、对应力和裂纹敏感,加上陶瓷涂层与金属基体的热膨胀系数差异及激光熔覆剧热剧冷的加工特点,激光熔覆陶瓷层容易产生裂纹和剥落[4]。激光多层熔覆的再次加热会对前一熔覆层产生很高的热应力,进而产生裂纹;多道搭接多层熔覆过程中的热积累效应在各扫描道的熔化有明显差异,显著地影响了熔覆层的质量。目前控制激光熔覆层开裂的主要措施[5,6,7]:合理设计熔覆层,调整应力状态,优化制备方法、工艺参数,改变激光作用模式以及超声振动。
现阶段的激光多层熔覆多见于合金涂层[8,9,10]或金属陶瓷涂层[11],对陶瓷涂层的研究报道几乎没有。本工作以纳米团聚体粉末作为熔覆对象,熔覆中引入超声振动,采用保温箱对熔覆层预热和缓冷,以减小熔覆层的开裂趋势,并采用红外线测温仪对熔池温度进行实时监测,采用压片预置式激光多层熔覆工艺制备了纳米Al2O3 - 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层,运用正交试验对熔覆工艺参数进行了优化,获得了均匀的高性能厚陶瓷层。
1 试 验
1.1 材 料
基材为γ - TiAl基合金(TAC - 2),其尺寸为ϕ25 mm×8 mm,名义化学成分为Ti - 46.5Al - 2.5V - 1Cr(摩尔分数,%),先用180,280,400,500,600号水砂纸逐级打磨,再用1,2,3号金相砂纸逐级打磨以清除表面的氧化膜,后一道砂纸的磨痕与上一道的成一定角度,然后用丙酮对试样进行超声波清洗以去除锈蚀、油污、灰尘以及沙粒等,吹干后采用多角形天然刚玉进行喷砂粗化,空气压力为0.6 MPa。
为了减小基体与陶瓷材料之间较大的物理性能差异,以KF - 113A粉末作为过渡层材料,其粒度为45~105 μm,名义成分为Ni - 20Co - 18Cr - 15Al - 2Y2O3(质量分数,%)。纳米陶瓷粉末为Nanox S2613P纳米团聚体粉末,名义成分为Al2O3 - 13%TiO2(下称纳米AT13),尺寸分布范围为10~50 μm,其形貌见图1。
1.2 多层熔覆纳米陶瓷层的制备
1.2.1 流 程
压片预置式激光多层熔覆工艺流程:用WCB - b型压力机以模压法将KF - 113A及纳米AT13粉末压制成ϕ25.00 mm×0.15 mm的薄圆片;在基体表面激光熔覆过渡层;重复熔覆纳米AT13模压薄片4次,得到厚约350 μm的陶瓷层。
1.2.2 工艺及设备
激光熔覆采用SLCF - X12×25型CO2激光加工机,熔覆时氩气保护。
过渡层熔覆工艺参数:激光初始功率为950 W,光斑尺寸为5 mm×3 mm,沿光斑3 mm侧扫描,速度600 mm/min;搭接量20%,预热温度400 ℃;超声振动频率40 kHz,熔覆过程中调节激光输出功率控制熔池最高温度为1 950 ℃。
陶瓷层熔覆工艺参数:激光初始功率为650 W,光斑尺寸为5 mm×3 mm,沿光斑3 mm侧扫描方向,速度为700 mm/min,搭接量为20%。对熔覆陶瓷层的主要影响参数熔池闭环控制温度(A)、超声振动频率(B)及保温箱预热温度(C)进行3因素3水平[L9(33)]正交试验,以优化工艺参数,各因素试验参数水平见表1。
1.3 测试分析
采用GB/T 8642-2002“热喷涂 - 抗拉结合强度的测定”中的B方法测试涂层的结合强度,每类试样测试3次取平均值,根据试样表面积和测得的载荷计算涂层的平均结合强度。利用JSM - 7100F型(JEOL)场发射扫描电子显微镜(SEM)观察粉末及涂层的形貌。
2 结果与讨论
2.1 工艺参数优化
2.1.1 影响因素
表2为不同熔覆工艺所得涂层的平均结合强度。图2为3个因素的效应关系。
(1)熔池闭环控制温度 从2 300 ℃逐步升高到2 700 ℃时,涂层结合强度先增加后减小,主要原因如下:熔池温度较低时,不能充分熔化压片预置陶瓷层,使层与层之间不能形成较好的冶金结合,存在明显的界面,涂层结合不好;熔池温度过高,层与层之间虽能形成冶金结合,但熔深过大,熔凝冷却时体积收缩产生的较大应力得不到有效释放而使涂层产生裂纹,影响涂层结合性能的提高。
(2)超声振动频率 从30 kHz增加到70 kHz,涂层的结合强度先略增后缓慢下降,幅度不大,影响较小。可见,只要超声振动达到一定的频率就可以将激光熔覆凝固过程中正在长大的枝晶打碎,并使其分散到熔体的各个部位,形成均匀分布的小晶核[7],从而使熔覆层达到较高的结合强度。
(3)保温箱预热温度 从300 ℃增加到400 ℃,涂层结合强度呈现递增趋势,且速度逐渐加快,300 ℃时为54.6 MPa,350 ℃时则为56.9 MPa,400 ℃达到了60.0 MPa。因为保温箱预热温度的增加降低了熔覆过程中熔覆区与非熔覆区间的温度梯度,同时也减缓了试样的冷却速度,减小了涂层内部的热应力,有效地避免了裂纹的产生,有利于提高涂层的结合强度。
2.1.2 因素主次
熔池闭环控制温度、超声振动频率及保温箱预热温度对应的极差R分别为9.7,1.4及5.4,由此得知3个因素影响涂层结合强度的主次顺序为熔池闭环控制温度>保温箱预热温度>超声振动频率[12]。
2.1.2 工艺参数优化
由以上分析可知:3个因素的优化水平分别为2,2,3,刚好是试样5,据此激光熔覆的优化工艺参数分别为熔池闭环控制温度2 500 ℃,超声振动频率50 kHz,保温箱预热温度400 ℃。
2.2 熔覆层组织
图3为优化激光熔覆参数制备的纳米AT13陶瓷涂层(试样5)的截面SEM形貌:整个涂层中各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续、基本无孔隙及贯穿性大裂纹;涂层由部分熔化区和完全熔化区两部分组成,与等离子喷涂纳米结构涂层类似,但完全熔化区为晶粒细小的等轴晶,部分熔化区由残留纳米粒子组成;相对上部完全熔化区,下部完全熔化区的晶粒比较粗大,表现出上小下大的梯度过渡特征。
从图3还可以看出,涂层中的非贯穿性裂纹主要集中在部分熔化区的残留纳米组织区,这主要是由于陶瓷材料的耐热冲击性差,激光快速加热制冷产生的残余应力及收缩应力而导致的,如果不能有效地抑制裂纹的扩展,将会造成涂层的开裂或剥落。激光熔覆纳米AT13涂层中保留了较多的纳米组织结构,对陶瓷涂层起到了增韧作用,可在材料断裂时促使裂纹偏转和分叉,消耗断裂能,有效缓解了涂层中微裂纹的扩展[13]。因此,熔覆层中基本没有很大的贯穿性大裂纹。优化激光熔覆工艺参数制备的涂层平均结合强度为66.3 MPa,明显高于表2中其他工艺参数下所制备的涂层的结合强度。
在激光多层熔覆过程中,熔池闭环温度要适中,熔池温度过低时会使上下熔覆层之间不能有效形成冶金结合,而温度过高时熔深过大,熔凝冷却时体积收缩产生的较大应力得不到有效释放而使涂层产生裂纹。此外,较高的保温箱预热温度有效地降低了激光熔覆过程中熔覆区与非熔覆区的温度梯度,可有效地减少熔覆层的开裂,所以试样5的结合强度较高。
3 结 论
(1)影响激光多层熔覆纳米Al2O3 - 13%TiO2陶瓷层结合强度大小的因素主次顺序为熔池闭环控制温度、保温箱预热温度、超声振动频率,优化值分别为熔池闭环控制温度2 500 ℃,超声振动频率50 kHz,保温箱预热温度400 ℃。
熔覆工艺 篇3
山东科技大学在对截齿强韧化机理研究、堆焊涂层截齿研究和等离子束熔覆刮板机中部槽研究的基础上, 对镐形截齿提出了一种在截齿尖部熔覆一层耐磨合金的新型强化工艺, 并且已经成功地在兖州矿业 (集团) 公司鲍店煤矿进行了工业性试验, 取得了良好效果。
此项课题的研究内容是利用等离子熔覆工艺, 在钢基表面熔覆一层Ni60A合金, 以获得与基体呈冶金结合的涂层。熔覆涂层的组织由大量树枝晶组成, 而这些树枝晶又是由高强韧性的镍基固溶体及其上弥散分布的大量硬质相构成。熔覆涂层的高硬度以及大量起到耐磨骨架作用的树枝晶, 使熔覆涂层具有较高的耐磨性。熔覆涂层的平均显微硬度为580HV, 洛氏硬度为54HRC, 最高硬度可达到680HV。50把经过等离子束熔覆处理的截齿在鲍店煤矿综采二队的井下工业性试验期间, 首先对36把截齿在工作面地质条件较好、虽然存在小褶皱但基本没有破矸的情况下进行试验。工作面采高保持3m, 倾斜长度198m, 推进119m, 熔覆涂层截齿破煤体积为35343m3, 共有2把损坏严重的被更换, 其余34把磨损量正常。然后将这些涂层截齿与普通国产截齿在有断层的情况下进行对比试验。工作面推进了49m, 共破矸石490m3, 割煤14063m3。这期间共更换熔覆涂层截齿15把, 更换了普通国产截齿24把。工业性试验的结果表明, 由于等离子束熔覆涂层起着耐磨骨架的作用, 避免了硬质合金头的过早脱落, 因此熔覆涂层截齿的使用寿命远远高于普通的国产截齿。X12.01-05
熔覆工艺 篇4
与传统的表面改性技术(气相沉积、等离子喷涂、热喷涂等)相比,激光熔覆技术因其能量密度高、对基材的热影响小、熔覆层与基体之间可达冶金结合,无污染、成本低等优势而在航空航天、汽车、模具、制造、医学等领域得到高度重视[1,2,3,4]。熔覆层质量的好坏是能否实现表面耐磨、耐蚀以及抗氧化性能得到改善的关键。而激光熔覆工艺参数、材料的加工性能以及设备性能决定了处理效果。对于选定的材料体系和设备而言,激光熔覆的工艺参数(激光功率P、扫描速度V、光斑直径D等)就决定了熔覆层的形貌和质量。常见的熔覆层表观缺陷主要有涂层成型差、有孔洞、裂纹,基体变形严重,涂层与基体结合不好等[5,6,7,8]。因此,本工作主要研究激光功率对304不锈钢表面熔覆层的成型性以及宏观形貌的影响,优选出制备Co基合金/Mo Si2复合涂层的最佳工艺参数,以期获得成型性好、无裂纹、无孔洞的高质量复合涂层。
1 试验
1.1 试验材料
基体材料为304不锈钢(18.000%Cr,8.000%Ni,1.400%Mn,0.050%C,0.005%S,Fe余量),熔覆前用砂纸磨光并用丙酮清洗。
以Co基合金粉末为基本原料,其完整化学成分(质量分数,%):Cr 27.59%,W 4.42%,Ni 2.20%,Fe1.64%,C 1.28%,Si 1.15%,Mo 0.44%,Co余量;在合金粉末中添加20%(质量分数)的Mo Si2作为熔覆材料。
1.2 熔覆试验
熔覆试验采用GS-TFL-10K CO2激光器,预置粉末并单层单道扫描。激光熔覆工艺参数:当扫描速度8mm/s、光斑直径5 mm时,激光输出功率分别为1.8,2.0,2.2,2.3,2.4 k W;预置粉末厚度约为4~5 mm,熔覆时吹Ar气保护。
1.3 测试表征
沿垂直激光扫描方向截取系列激光熔覆块体制备金相试样,经磨样、抛光之后采用HCl∶HNO3(3∶1)的混合溶液进行腐蚀。利用Me F3光学显微镜和JEOL JSM-6700F场发射电镜观察熔覆层的显微组织。
2 结果和讨论
2.1 激光输出功率对熔覆层宏观形貌的影响
扫描速度8 mm/s、光斑直径D=5 mm、Ar作为保护气体时,不同激光功率的单道激光熔覆Co基合金+20%Mo Si2复合涂层的表面形貌总体评价见表1。
在其他工艺参数不变时下,激光功率是影响熔覆材料和基体材料吸热的主要因素。激光功率过小时,在单位时间单位面积上熔覆层表面吸收的能量较少,涂层与基体不能呈现冶金结合,且涂层比较窄小(如P=1.8,2.0 k W时);当激光功率密度过大时,熔覆层表面出现明显裂纹,以及熔覆过程中由于飞溅而引发的凹坑等缺陷,还有部分烧损现象(如P=2.3,2.4 k W时)。激光熔覆层中的裂纹主要是由内应力造成,而内应力是涂层热应力、组织应力和约束应力综合作用的结果,其中以热应力的作用尤为突出。激光熔覆是一个快速冷凝的过程,在熔覆过程中涂层和基体之间会产生较大的温度梯度,同时基体材料和涂层材料之间物理性能的不同(主要是热膨胀系数和热导率)都会导致熔覆层和基体结合面处产生极大的热应力。热应力与基体和材料热膨胀系数差值的关系为:
式中:σ为热应力;E、v分别为涂层的杨氏模量和泊松比;a为涂层与基体热膨胀系数差值;T为涂层凝固温度与室温之差。由该式可知:当涂层的热膨胀系数大于基材的热膨胀系数时,a>0,冷却后涂层中的热应力表现为促进开裂的拉应力。故随着激光功率的逐渐递增,熔覆层和基体之间产生极高的温度梯度和各层材料之间的膨胀和收缩差异甚大成为产生裂纹的根源。
另外,随着激光功率逐渐增大,熔覆层的熔覆层宽出现由窄变宽、再由宽变窄的过程,这是因为当激光功率从1.8 k W增加到2.2 k W时,传入基体的能量增加,基体熔化量增加,熔池变宽,所以出现了熔覆层宽变宽的趋势。同时,熔池的宽化势必会增加粉末的有效利用率,粉末有效利用率的增加和熔池的宽化对熔覆层高度H的影响作用刚好相反。在2.3~2.4 W范围内,粉末的有效利用率使H增加的作用大于熔池宽化使H减小的作用,故会出现H增加的现象。通过对比发现,激光熔覆Co基合金+20%Mo Si2复合涂层在P=2.2 k W时效果最佳。
2.2“月牙”形横截面熔覆层的形成
图1为激光熔覆Co基合金/Mo Si2涂层的低倍横截面形貌,可见熔覆层组织致密,涂层与基体呈良好的冶金结合。熔覆层是熔覆粉末吸收激光能量,与基体熔融形成熔池,凝固之后得到的。试验用激光束是圆形光斑、单道扫描,故激光束扫描过程中能量分布不均匀,光斑中心能量高于光斑周边,且在试样表面不同位置光束的作用时间不同,故涂层截面外沿轮廓线为上凸弧形,即熔覆层呈现“月牙”形貌,这主要是熔覆过程中能量分布以及表面张力所造成。
金属熔体表面的表面张力:σ=σ0-ST
恒压条件下:Td S=Cpd T
式中,σ为表面张力值;S为表面熵;S0和σ0分别为固体刚熔化时(T0=Tm)的表面熵和表面张力;CP为比热容;T为熔池表面加热温度;x为熔池边缘距中心的距离。
若忽略S0,则
因此,熔池表面中心处表面张力值极低,而熔池边缘附近熔体的表面张力值较高。根据自由能最小原则,边部收缩将熔体挤向中部,最终熔池形成月牙形。
由图1b熔覆层从结合区至表层的OM显微组织可知,结合区的树枝状组织具有沿垂直于结合面方向生长的特征,且随着离熔覆层结合面距离的增加(从左至右),树枝状组织的枝晶臂逐渐细化,且涂层表面组织全部转变为等轴晶,整个涂层组织均匀、致密。
3 结论
选择合适的激光熔覆工艺参数,可以获得表面光滑平整、无裂纹且与基体呈冶金结合的熔覆层。熔覆Co基合金+20%Mo Si2复合涂层的最佳工艺参数为功率2.2 k W,扫描速度8 mm/s,光斑直径5 mm。所得熔覆层的横截面呈组织致密的“月牙”形貌,且沿垂直于结合面的方向生长并逐渐细化。
摘要:激光熔覆工艺参数对熔覆层的形貌及质量具有重要影响。利用激光熔覆技术,采用预置粉末法在304不锈钢表面制备高质量的Co基合金/MoSi_2复合涂层。通过对不同激光熔覆工艺参数下复合涂层宏观形貌以及微观组织的研究分析,较详细地探讨了激光熔覆功率对熔覆层熔覆质量的影响,得出激光熔覆Co基合金+20%MoSi_2复合涂层时的最佳工艺参数:功率2.2 k W,扫描速度8 mm/s,光斑直径5 mm。所得熔覆层的横截面呈组织致密的“月牙”形貌,且沿垂直于结合面的方向生长并逐渐细化。
关键词:激光熔覆,Co基合金/MoSi2,工艺参数,优化,宏观形貌
参考文献
[1]Toyserkani E,Khajepour A,Corbin S.Laser Cladding[M].London:CRC Press LLC,2005:30~40.
[2]Santos E C,Shiomi M,Osakada K,et al.Rapid manufacturing of metal components by laser forming[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture,2006,46(12/13):1 459~1 468.
[3]Mc Daniels R L,White S A,Liaw K,et al.Effects of a Laser Surface Processing Induced Heat Affected Zone on the Fatigue Behavior of AISI 4340 Steel[J].Materials Science and Engineering:A,2008,485(1/2):500~507.
[4]Guo Z X,Cuia C Y,Liu Y H,et al.Characteristics of cobalt-based alloy coating on tool steel prepared by powder feeding laser cladding[J].Optics&Laser Technology,2007,39(8):1 544~1 550.
[5]何宜柱,李明喜,孙国雄.IF钢表面激光熔覆Co基合金/Si Cp涂层的研究[J].激光技术,2003,27(2):119~122.
[6]颜永根,斯松华,张晖,等.激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能[J].焊接学报,2007,28(7):21~24.
[7]何秀丽,王华明.工艺参数对Ti Al合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性研究[J].中国有色金属学报,2000,10(6):790~795.