發(fā)布時間：2017-08-30 03:26

  本文關鍵詞：不誘鋼側向送絲激光熔覆修復研究

  更多相關文章： 不銹鋼 激光熔覆修復 微觀組織 顯微硬度 力學性能

【摘要】：側向送絲激光熔覆修復技術是一種新型的修復技術,它無需借助模具和刀具,依靠自動送絲工藝,通過完全熔化金屬絲,基于分道分層疊加的原理,可以修復磨損或有缺陷的零件。目前側向送絲激光熔覆修復技術已成為國內外修復技術方面的研究熱點,把側向送絲激光熔覆修復技術應用在工程中常見的不銹鋼材質上,在市場上具有廣闊的潛力,同時由于激光熔覆技術具有熱輸入小、冷卻速度大和凝固速度快等傳統(tǒng)修復技術沒有的特點,因此本文在科研上對于了解不銹鋼快速凝固后的組織和性能也有重要的意義。本文以熱軋狀態(tài)下的316L不銹鋼板為基體材料,以表面激光熔覆修復和凹槽激光熔覆修復為目標,采用ER308L、ER309LSi、ER316L不銹鋼焊絲進行側向送絲激光熔覆修復實驗。通過對側向送絲激光熔覆修復工藝、熔覆層組織及性能進行系統(tǒng)的研究,以求在得到致密熔覆修復層的前提下確定合理的修復方案。本文的主要研究內容和結論如下:(1)采用ER308L金屬絲材,對側向送絲激光熔覆修復的工藝進行研究并優(yōu)化,得出激光能量密度為100 J/mm2、熔絲率為39.44×10-6 g/J下的低、中、高功率三組最佳單道工藝參數(shù)組合;確定了合適的搭接率范圍為45%~53%,此范圍內熔覆修復層的表面平整度大致在100μm以下;根據(jù)熔覆道高度,考慮到實踐應用,在高功率最佳工藝組合下進行了層間距為1 mm的多層多道激光熔覆修復實踐,取得了良好效果。(2)針對平面磨損、淺裂紋等修復問題提出表面激光熔覆修復方案。選用ER308L、ER309LSi和ER316L三種絲材,采用高功率下的最佳工藝參數(shù)組合,分別進行了表面激光熔覆修復實踐。通過對三種絲材下的得到的熔覆修復層宏觀質量、微觀組織和力學性能的對比研究,得出熔覆修復層表面相對平整光滑、內部組織均勻致密,與基材形成了良好的冶金結合;熔覆修復層都分布有多種晶粒形態(tài)類型,其中平面晶、胞狀晶和各種樹枝晶都有發(fā)現(xiàn),但以柱狀樹枝晶分布為主;熔覆修復層凝固模式都包含了FA模式,但采用ER316L絲材得到的熔覆修復層還摻雜有AF模式;不同絲材下得到的熔覆修復層的室溫組織中鐵素體含量也不同,采用ER308L和ER309LSi得到的熔覆修復層中平均鐵素體含量較高在10%左右,而采用ER316L絲材其含量較低約為4%;熔覆修復層顯微硬度與基材相當,熱影響區(qū)無軟化區(qū)存在;熔覆修復層的抗拉強度和延伸率最高值可達到基材的90%以上,在拉伸樣的斷口都有韌窩分布,斷裂形式為典型的韌性斷裂。綜合考慮成本及實踐效果等因素,ER308L金屬焊絲可選為316L不銹鋼基材的最佳修復絲材。(3)針對嚴重缺損、深裂紋等缺陷問題設計了梯形斜坡狀凹槽激光熔覆修復方案并采用ER308L金屬焊絲進行了修復實踐,實驗中通過選用合適的工藝參數(shù)最終成功修復了凹槽,取得了良好的效果。
【關鍵詞】：不銹鋼 激光熔覆修復 微觀組織 顯微硬度 力學性能
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 不銹鋼的簡介13
• 1.3 激光熔覆定義及其研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3.1 激光熔覆工藝優(yōu)化研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 激光熔覆表面改性研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.3 激光熔覆表面修復和快速成形研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.4 目前激光熔覆中存在的主要問題19-20
• 1.4 側向送絲激光熔覆修復技術特點20-25
• 1.4.1 側向送絲激光熔覆修復技術基本原理20-22
• 1.4.2 側向送絲激光熔覆修復熔化特點22-23
• 1.4.3 影響側向送絲激光熔覆層質量的因素23-25
• 1.5 本課題主要研究內容25-27
• 第二章 試驗材料、設備及試驗方案27-34
• 2.1 試驗材料27
• 2.2 激光熔覆修復設備27-31
• 2.2.1 激光器與熔覆頭28-29
• 2.2.2 運動控制裝置29-30
• 2.2.3 側向送絲裝置30
• 2.2.4 氣體保護裝置30-31
• 2.2.5 監(jiān)測裝置31
• 2.3 試驗方案31-32
• 2.3.1 激光熔覆修復工藝研究及其參數(shù)優(yōu)化方案31
• 2.3.2 表面激光熔覆修復實踐研究方案31-32
• 2.3.3 凹槽激光熔覆修復實踐研究方案32
• 2.4 質量檢測及其設備32-34
• 2.4.1 制樣及表面缺陷檢測32-33
• 2.4.2 顯微組織檢測33
• 2.4.3 硬度檢測33
• 2.4.4 力學性能及斷口形貌分析33-34
• 第三章 激光熔覆修復工藝及其參數(shù)優(yōu)化34-53
• 3.1 單層單道激光熔覆修復工藝研究34-48
• 3.1.1 單因素試驗法36-40
• 3.1.2 正交試驗法40-47
• 3.1.3 單道熔覆修復工藝參數(shù)選擇47-48
• 3.2 多層多道激光熔覆修復工藝研究48-52
• 3.2.1 多道搭接率選擇48-51
• 3.2.2 多層層間距選擇51-52
• 3.3 本章小結52-53
• 第四章 表面激光熔覆修復實踐研究53-80
• 4.1 宏觀質量53-57
• 4.1.1 表面質量53-54
• 4.1.2 內部質量54-57
• 4.2 顯微組織57-72
• 4.2.1 采用ER308L絲材得到的三層熔覆修復層顯微組織61-67
• 4.2.2 采用ER309LSi和ER316L絲材得到的三層熔覆修復層顯微組織67-72
• 4.3 顯微硬度72-74
• 4.4 彎曲試驗74-75
• 4.5 拉伸試驗及其斷口形貌75-79
• 4.6 本章小結79-80
• 第五章 凹槽激光熔覆修復實踐研究80-85
• 5.1 凹槽缺陷激光熔覆修復設計80-81
• 5.2 凹槽缺陷激光熔覆修復實踐81-84
• 5.3 本章小結84-85
• 第六章 總結與展望85-87
• 6.1 主要結論85-86
• 6.2 后期研究展望86-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果91-92
• 致謝92-93

【參考文獻】

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本文編號：757017