【摘要】：隨著塑料制品的需求不斷增多,注塑機(jī)的發(fā)展也在不斷加快。注塑機(jī)機(jī)筒作為注塑機(jī)的核心部件之一,在服役過程中,長時間的工作會導(dǎo)致其失效。磨損作為機(jī)筒主要失效方式之一,使機(jī)筒工作壽命大大降低。激光熔覆技術(shù)作為新興的表面改性技術(shù),已經(jīng)逐漸應(yīng)用于內(nèi)壁加工。激光內(nèi)壁熔覆技術(shù)是激光熔覆技術(shù)的一個分支,在加工環(huán)境和掃描方式等方面與常規(guī)激光熔覆有著較大的區(qū)別。目前國內(nèi)外對于機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆研究較少。因此,本文對40Cr機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆工藝進(jìn)行體系化研究,制備出無缺陷、形貌良好、高硬度、高耐磨的鐵基耐磨涂層,為機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆提供技術(shù)和基礎(chǔ)。本文首先對機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆基礎(chǔ)工藝進(jìn)行研究,得到最優(yōu)的工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上對激光內(nèi)壁熔覆特有工藝即掃描方式和偏斜角度進(jìn)行了深入研究,分析了特有工藝對熔覆層成形質(zhì)量的影響,通過仿真計(jì)算解釋了掃描方式對熔覆層頂部轉(zhuǎn)向枝晶區(qū)域大小的影響機(jī)制。利用OM、EDS、SEM分析了不同搭接策略下熔覆層形貌變化、搭接區(qū)域組織變化以及結(jié)合區(qū)域元素分布,為大面積熔覆提供參考。后續(xù)對比了常溫和高溫情況下的熱處理基體、平板熔覆層、內(nèi)壁熔覆層三者耐磨性,并對磨損機(jī)制進(jìn)行分析。最后對機(jī)筒模擬件進(jìn)行實(shí)物熔覆并分析測試。研究結(jié)果表明,激光內(nèi)壁熔覆工藝對內(nèi)壁熔覆層成形質(zhì)量有著顯著的影響。不同掃描方式下,徑向螺旋掃描方式熔覆層橫截面面積大于軸向掃描方式。同時,徑向螺旋掃描方式熔覆層轉(zhuǎn)向枝晶區(qū)域占比小于軸向掃描方式。偏斜角度的變化對徑向螺旋掃描方式無明顯影響,但是在軸向掃描方式下偏斜角度越大,熔覆層形貌越趨向半淚滴形,且整體面積逐漸減小。通過系統(tǒng)研究了單層多道搭接和多層多道搭接策略,結(jié)果表明,徑向螺旋掃描和軸向掃描這兩種搭接策略得到的單層和多層熔覆層成形質(zhì)量較好,同時徑向螺旋方式下熔覆層整體尺寸相對較大。其余復(fù)合搭接策略和填充式搭接策略得到的熔覆層成形質(zhì)量較差。對熔覆層常溫和高溫下磨損性能分析,可以得出,相比于熱處理(870℃淬火,300℃回火)后40Cr基體,常溫情況下平板熔覆層耐磨性提升6.7倍,內(nèi)壁熔覆層提升5.3倍;高溫情況下平板熔覆層耐磨性提升4.7倍,內(nèi)壁熔覆層提升3.8倍。對比表明,內(nèi)壁熔覆層略低于平板熔覆層,但是高于常規(guī)熱處理后基體,滿足機(jī)筒需求。在40Cr機(jī)筒模擬件內(nèi)壁進(jìn)行激光熔覆應(yīng)用試驗(yàn),并對激光熔覆后的模擬件內(nèi)壁熔覆層進(jìn)行檢測,結(jié)果表明熔覆層成形質(zhì)量良好,表面平均硬度為57.85 HRC,符合要求。本文對機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆制備Fe基耐磨涂層開展相關(guān)研究,對激光工藝參數(shù)優(yōu)化、掃描方式變化、偏斜角度變化、搭接策略選擇以及對摩擦磨損機(jī)理分析等幾個方面進(jìn)行了探索研究,并開展了機(jī)筒模擬件的應(yīng)用試驗(yàn),此研究為機(jī)筒內(nèi)壁熔覆高硬耐磨涂層提供參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG174.4;TQ320.52
【圖文】：

圖 1-1 激光內(nèi)壁熔覆雙筒形零部件[44]綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，激光內(nèi)壁熔覆技術(shù)已經(jīng)開始被用于內(nèi)壁強(qiáng)化，但是藝研究仍停留在常規(guī)的工藝參數(shù)研究階段，并沒有關(guān)于激光內(nèi)壁熔覆的特殊工策略研究。目前仍需對激光內(nèi)壁熔覆特殊工藝及搭接策略進(jìn)行研究，為零部件積激光熔覆強(qiáng)化提供技術(shù)和基礎(chǔ)。 課題主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線.1 課題主要研究內(nèi)容綜合以上研究結(jié)果，激光熔覆技術(shù)在注塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)壁應(yīng)用研究具有重要意義，步提高機(jī)筒性能和使用壽命。目前關(guān)于注塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)壁的激光熔覆技術(shù)研究相機(jī)筒內(nèi)壁激光熔覆由于內(nèi)壁形狀特殊性和掃描方式等的不同，在成形質(zhì)量上有變化。結(jié)合所述問題可知，一方面，激光內(nèi)壁熔覆技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用價值；，激光內(nèi)壁熔覆具備特有的熔覆工藝。本文旨在研究激光熔覆技術(shù)在注塑機(jī)機(jī)應(yīng)用問題，通過探索分析激光內(nèi)壁熔覆基礎(chǔ)工藝以及特有工藝對組織特征、相

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)型）(3) 激光內(nèi)壁熔覆鐵基耐磨涂層性能研究。通過對制備的熔覆層試樣進(jìn)行常溫以及高溫環(huán)境下摩擦磨損試驗(yàn)，對比分析涂層耐磨性能的變化；(4) 對 40Cr 機(jī)筒模擬件上進(jìn)行激光熔覆應(yīng)用試驗(yàn)，并對激光熔覆后的模擬件熔覆層進(jìn)行檢測，結(jié)果表明模擬件熔覆層成形質(zhì)量良好、無缺陷，滿足使用需求，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1.4.2 技術(shù)路線本文通過對激光內(nèi)壁熔覆技術(shù)進(jìn)行深入研究，提出內(nèi)壁特有的加工工藝，為后續(xù)研究以及激光內(nèi)壁熔覆技術(shù)奠定一定基礎(chǔ)。具體技術(shù)路線如圖 1-2。

第 2 章 試驗(yàn)材料及方法.1 試驗(yàn)材料40Cr 鋼作為注塑機(jī)機(jī)筒常用的材料之一，調(diào)質(zhì)處理后具有良好淬透性、切削性能力學(xué)性能，其化學(xué)成分如表 2-1。本文選用的是調(diào)質(zhì)處理的 40Cr 空心圓筒，基材試據(jù)試驗(yàn)要求機(jī)加工成空心圓筒，且加工過程中保證內(nèi)圓加工精度，使內(nèi)外圓同軸度定公差范圍內(nèi)。激光內(nèi)壁熔覆基材試樣具體尺寸及形狀如圖 2-1 所示。試驗(yàn)前，對圓筒內(nèi)壁采用砂紙進(jìn)行打磨處理，去除表面鐵銹及氧化層，保證空心圓筒內(nèi)壁表面光滑，再用無水乙醇清洗，去除油脂和污漬，保證激光內(nèi)壁熔覆過程中不會混入雜質(zhì)干待用。表 2-1 試驗(yàn)基材化學(xué)成分Element C Si Mn Cr Ni P Cu S FeWt(%)0.37-0.440.17-0.370.5-0.80.8-1.1≤0.030 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.035 balance(a)(b)

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本文編號：2751459