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激光宽带熔覆装置及工艺研究

史建军

  利用反射宽带聚焦镜将10kW激光器发出的圆形多模激光束转换成能量分布较均匀的线形光斑,获得了单道40mm宽的激光宽带熔覆层。在进行大面积表面涂覆时,激光宽带熔覆可以大大提高熔覆效率,减少搭接区,改善熔覆层质量,因而在航空航天、汽车、冶金、石油、化工等行业有着广阔的应用前景。本文改进刮板式送粉器,使送粉更为均匀、稳定;研制粉末分流器,用针管制成排针可调式送粉喷嘴,获得了多道式宽带送粉系统;选择优化的工艺参数,在20钢和不锈钢基体表面熔覆铁基、镍基粉末,并进行激光多道搭接和叠层试验。对各种宽带熔覆试件外貌进行观察分析:单道熔覆层表面不同程度地出现波纹状褶皱;在扫描方向上熔覆层厚度基本均匀,在宽度方向上,略呈弓状。多道搭接表面基本平整,但在搭接区略有凹陷。宽带叠层试验获得了10mm厚的熔覆层,表面光滑。试件的显微组织和显微硬度分析表明:单道宽带熔覆层与基体结合界面处为平行枝晶组织,且垂直界面生长,晶粒粗大;中部晶粒变细,呈现有序方向性;表层则为无序枝晶组织。同种基体和熔覆材料的厚薄两种涂层,薄层的显微组织较粗大;20钢和不锈钢基体熔覆同种粉末,前者界面处白亮带较宽;同种基体分别熔覆铁基粉末和镍基粉末,前者界面处白亮带基本呈一直线,而后者则出现有起伏的曲线。熔覆层显微硬度基本均匀一致。多道宽带搭接熔覆层搭接区组织比非搭接区组织粗大;在界面上,从非搭接区过渡到搭接区时,白亮带呈现有起伏的曲线。多道搭接熔覆层搭接区硬度值因重复受热产生二次析出而高于非搭接区硬度值。宽带叠层熔覆在界面处没有发现白亮带,而是出现具有一定宽度的弓状区域,该区域组织呈碎晶状;整个熔覆层组织均匀。宽带叠加熔覆层显微硬度分布均匀,而在界面弓状区域硬度值突增,在靠近熔覆层的基体热影响区发生不同程度的淬火,硬度值继续增大并出现峰值,到基体中部时硬度值趋于正常。……   
[关键词]:激光宽带熔覆;宽带粉末;多道搭接;宽带叠层熔覆
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:苏州大学2006年