激光熔覆能改善基體材料表面的耐磨、耐熱和耐腐蝕等力學(xué)及化學(xué)性能,可以延長(zhǎng)工件的使用壽命,節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本�，F(xiàn)階段對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)葉輪、葉片的修復(fù)工藝有很多,各有優(yōu)缺點(diǎn)。從工程應(yīng)用的角度考慮,研究了激光熔覆功率對(duì)熔覆層表面形貌及稀釋率的影響,并分析了其金相組織。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在只考慮激光功率,而其它工藝參數(shù)不變的情況下,熔覆層寬度和高度隨激光功率的增大而增大,稀釋率隨激光功率的增大亦增大,并且當(dāng)能量密度在8.49 kJ/cm~2～10.62 kJ/cm~2時(shí),金相組織致密,無(wú)裂紋、氣孔等缺陷,可應(yīng)用于實(shí)際工件修復(fù)中。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用激光. 2020年01期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

Ni60合金粉末SEM圖[6]

表3為經(jīng)過腐蝕后,熔覆層橫截面形貌,由表3可以看出,不同能量密度下熔覆層截面形貌有較大差異,如圖6(b)所示,由于基材前端薄后端厚,熔深主要形成于基材較薄處,可以從圖7看到,由于能量密度的增加,熔深是逐漸增加的,并且熔深只在熔覆第一道時(shí)才有,由表3可知當(dāng)能量密度為11.32 kJ/cm2,12.03 kJ/cm2,12.74kJ/cm2時(shí),基材被熔透,這是因?yàn)?當(dāng)熔覆第一道時(shí),由于此時(shí)粉末吸收激光束的能量而融化,并將熱量全部傳遞給基體,使得基體的熱輸入更多,而繼續(xù)熔覆時(shí),由于搭接率為50%,粉末與基體只有1/2是接觸的,從而在吸收激光束能量后只能傳遞部分熱量給基體,導(dǎo)致基體的熱輸入不夠多,故熔深才會(huì)只成型于第一道熔覆過程中。進(jìn)一步分析圖7可知,當(dāng)能量密度為7.08 kJ/cm2時(shí),熔深為0,表明熔覆層與基材結(jié)合程度相當(dāng)小;當(dāng)能量密度從10.62 kJ/cm2增加到11.32 kJ/cm2時(shí),熔深發(fā)生了突變,這是由于當(dāng)能量密度為11.32 kJ/cm2時(shí)熱輸入過大,基材被熔透。

激光熔覆工藝通常分為預(yù)置式和同步式兩種模式,預(yù)置式即熔覆前將合金粉末均勻鋪在處理過的基體表面,然后再出激光將粉末熔化從而使基體和粉末形成冶金結(jié)合,但該方法更適用于對(duì)基體進(jìn)行增材或尺寸恢復(fù),對(duì)需要修復(fù)的零件則不太適合,因?yàn)殇伔坌枰斯げ僮?沒辦法保證每次的鋪粉量都相同且均勻,對(duì)熔覆層的表面形貌不能定量的控制且質(zhì)量不穩(wěn)定。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的燃?xì)廨啓C(jī)葉輪、葉片來(lái)說,考慮到實(shí)際應(yīng)用,采用同步式送粉的工藝效果更好,該工藝能很好的對(duì)基體進(jìn)行修復(fù),并且可以通過送粉量來(lái)控制熔覆層的表面形貌,同步式送粉的示意圖如圖4所示,從熔覆頭噴出的合金粉末呈倒錐形相交于激光的焦點(diǎn)處,即粉末焦點(diǎn)與激光焦點(diǎn)必須在同一處,并且粉末與激光同時(shí)從熔覆頭噴出。事實(shí)上,在實(shí)際應(yīng)用中需要先出粉末再出激光,這樣做的目的是在出光前使缺陷處積累足夠多的粉末,以便能夠使缺陷處的熔覆層達(dá)到一定的厚度,從而表面形貌達(dá)到要求。本實(shí)驗(yàn)采用同步送粉的方法,事先在離線編程軟件上編寫好熔覆路徑,試驗(yàn)前先將Ni60合金粉末在200 ℃下烘干5 h,以去除粉末中的水分,能有效的防止熔覆過程中裂紋的產(chǎn)生。為了模擬真實(shí)的工件,直接選取燃?xì)廨啓C(jī)的葉輪葉片進(jìn)行試驗(yàn),分別在9個(gè)渦輪葉片上進(jìn)行平板熔覆試驗(yàn),探究其最佳的工藝參數(shù), 再對(duì)葉輪、葉片的缺陷進(jìn)行修復(fù)。在此需要說明的是,選用的真實(shí)葉片厚度是由厚變薄的。由于激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜的工藝過程,激光功率、掃描速度、離焦量、光斑直徑、搭接率、保護(hù)氣流量、送粉速度等工藝參數(shù)的選取與搭配,對(duì)熔覆質(zhì)量和表面形貌起著至關(guān)重要的作用。由于激光功率對(duì)本實(shí)驗(yàn)的熔覆層組織的影響最大,同時(shí)為了探究激光功率對(duì)其的影響,故只改變激光功率,其他工藝參數(shù)不變,實(shí)驗(yàn)得到9組樣件,激光功率分別從500 W～900 W,對(duì)應(yīng)的能量密度為7.08 kJ/cm2～12.74 kJ/cm2,每間隔50 W逐漸增加激光功率,掃描速度6 mm/s,光斑直徑3 mm,送粉速率3 r/min,送粉氣流量700 L/min,采用多道搭接的方法,如圖5所示,搭接率50%,搭接6次,氬氣(99.99%)保護(hù),熔覆完成后如圖6(a)所示,圖6(b)為熔覆層橫截面圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]雙道激光加工小模數(shù)齒輪齒面鎳基合金涂層的應(yīng)用研究[D]. 劉干成.湖北工業(yè)大學(xué) 2019
[2]小模數(shù)齒輪激光熔覆修復(fù)工藝試驗(yàn)研究[D]. 鮑志軍.上海海事大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2929578