發(fā)布時(shí)間：2017-07-06 20:17

  本文關(guān)鍵詞：面向裂紋控制的20CrMnTi齒輪激光熔覆工藝研究

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆技術(shù) 正交試驗(yàn)法 參數(shù)優(yōu)化 裂紋控制 齒輪修復(fù)

【摘要】：本文以激光熔覆層裂紋控制為主要研究目的,以優(yōu)化參數(shù)為主要手段,利用Fe基合金粉末對20CrMnTi板材表面及齒輪輪齒復(fù)雜曲面進(jìn)行激光熔覆工藝及關(guān)鍵技術(shù)的研究。確定了主要研究思路為:以20CrMnTi齒輪鋼板材為試樣進(jìn)行單道、多道激光熔覆工藝及參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn);以磨損的齒輪為修復(fù)對象,研究激光熔覆修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù);探索控制熔覆層裂紋率,提高熔覆層質(zhì)量的優(yōu)化參數(shù)組合及工藝方法。利用正交試驗(yàn)法對20CrMnTi齒輪鋼表面單道激光熔覆Fe65合金粉末進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化,并對試驗(yàn)所得結(jié)果通過方差分析的方法進(jìn)行分析,得到工藝參數(shù)中對熔覆層高度影響最大的是離焦量,其次是激光功率,最后是掃描速度;對寬度的影響程度由大到小分別為激光功率、掃描速度及離焦量;對硬度影響最大的為離焦量,其次是激光功率,最小的是掃描速度;而對熔覆層裂紋傾向的影響由大到小依次為激光功率、離焦量和掃描速度。通過試驗(yàn)研究得到的優(yōu)化工藝參數(shù)組合為:激光功率3.0KW,掃描速度3mm/s,離焦量25mm。利用粉末預(yù)置法及同步送粉法兩種工藝對20CrMnTi齒輪鋼表面多道搭接激光熔覆Fe65合金粉末進(jìn)行試驗(yàn)研究。根據(jù)熔覆層質(zhì)量分析不同的熔覆工藝及搭接率對裂紋產(chǎn)生傾向的影響。得到在確定單道熔覆層寬度及光斑直徑的條件下可以初步確定搭接系數(shù)的選擇范圍;同步送粉法更適用于大面積熔覆層的要求,且搭接率為40%時(shí)獲得的多道搭接熔覆層形狀規(guī)整,表面質(zhì)量較高。針對斜齒輪齒槽及齒廓復(fù)雜型面,設(shè)計(jì)最佳熔覆工藝。齒槽熔覆時(shí)將齒輪垂直立于工作臺并在此基礎(chǔ)上以光束照射方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)與斜齒輪螺旋角相同大小的角度,從而確保激光束垂直照射齒槽位置。齒面熔覆時(shí),在保證激光束與相鄰輪齒不發(fā)生干涉的情況下盡量減小齒面的傾斜角度,使熔覆區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的光束入射角度相近。在進(jìn)行齒槽熔覆時(shí)選擇參數(shù)組合為激光功率1200W,離焦量25mm,掃描速度3.5mm/s,齒面熔覆選擇激光功率1000W,離焦量30mm,掃描速度5mm/s以及預(yù)置粉末厚度均為1mm時(shí),所得的熔覆層尺寸均勻,與輪齒結(jié)合良好,且無裂紋產(chǎn)生。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆技術(shù) 正交試驗(yàn)法 參數(shù)優(yōu)化 裂紋控制 齒輪修復(fù)
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景與意義12
• 1.2 激光熔覆工藝與技術(shù)概述12-17
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)的原理13-14
• 1.2.2 激光熔覆技術(shù)的特點(diǎn)14
• 1.2.3 激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用14-15
• 1.2.4 激光熔覆工藝概述15-17
• 1.3 國內(nèi)外激光熔覆工藝技術(shù)研究現(xiàn)狀17
• 1.4 激光熔覆工藝技術(shù)的發(fā)展方向17-18
• 1.5 論文研究的內(nèi)容、目的與技術(shù)路線18-20
• 第2章 基于正交設(shè)計(jì)與方差分析的激光熔覆試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)20-28
• 2.1 激光熔覆的設(shè)備及材料20-24
• 2.1.1 激光熔覆設(shè)備20-23
• 2.1.2 試驗(yàn)分析設(shè)備23-24
• 2.2 激光熔覆材料24-25
• 2.2.1 基體材料24
• 2.2.2 激光熔覆合金粉末選擇24-25
• 2.3 基于正交設(shè)計(jì)與方差分析的試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 面向裂紋控制的單道激光熔覆試驗(yàn)研究28-46
• 3.1 熔覆層裂紋的影響因素28-29
• 3.2 稀釋率計(jì)算及其分析29-30
• 3.3 面向裂紋控制的單道激光熔覆工藝試驗(yàn)探究30-31
• 3.4 激光熔覆工藝參數(shù)對熔覆層質(zhì)量的影響分析31-41
• 3.4.1 各因素水平對熔覆層高度的影響32-33
• 3.4.2 各因素水平對熔覆層寬度的影響33-35
• 3.4.3 各因素水平對熔覆層硬度的影響35-36
• 3.4.4 各因素水平對熔覆層裂紋的影響36-39
• 3.4.5 熔覆層微觀裂紋的觀察39-40
• 3.4.6 正交優(yōu)化結(jié)果40-41
• 3.5 優(yōu)化參數(shù)下激光熔覆層質(zhì)量測試41-45
• 3.5.1 顯微硬度檢測42-43
• 3.5.2 顯微組織觀察43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 面向裂紋控制的多道搭接激光熔覆工藝試驗(yàn)研究46-58
• 4.1 搭接率計(jì)算及其分析46-49
• 4.2 面向裂紋控制的多道搭接激光熔覆工藝試驗(yàn)研究49-52
• 4.2.1 預(yù)置法熔覆試驗(yàn)及結(jié)果分析49-50
• 4.2.2 同步送粉多道搭接熔覆試驗(yàn)及結(jié)果分析50-52
• 4.3 優(yōu)化參數(shù)下激光熔覆層質(zhì)量測試與裂紋分析52-56
• 4.3.1 多道搭接熔覆層硬度分析52-54
• 4.3.2 多道搭接熔覆層耐磨性測試54-55
• 4.3.3 多道搭接熔覆層裂紋分析55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第5章 齒輪三維型面損傷激光熔覆修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究58-66
• 5.1 齒輪傳動(dòng)失效形式與三維損傷幾何特征分析58-59
• 5.2 齒輪三維型面損傷激光熔覆工藝59-60
• 5.3 齒輪復(fù)雜型面精準(zhǔn)激光熔覆空間位置調(diào)姿研究60-62
• 5.4 齒輪輪齒三維型面損傷激光熔覆試驗(yàn)研究及其結(jié)果分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 工作總結(jié)66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74

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本文編號：527673