网格钢板巴氏合金MIG堆焊层制备与激光表面改性

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巴氏合金因其良好的耐磨性、减摩性、镶嵌性、顺应性等特点,被广泛应用在汽车发动机、风电机组、汽轮机、核电机组、电动机的油膜轴承轴瓦中。传统工艺制备的巴氏合金会有机械强度低、易磨损,与基体结合不良等工程实际问题,本文采用MIG镶焊技术在Q235B基材网格表面上制备SnSb8Cu4堆焊层和激光表面改性技术,提升巴氏合金自身性能和与基体的结合强度,增加其服役寿命,在装备制造行业中具有工程实际意义与应用前景。运用MIG焊低热输入量和无飞溅冷熔滴过渡技术,分别在槽深0.1mm和0.3mm的Q235B网格钢板表面进行了SnSb8Cu4锡基巴氏合金多道多层镶焊试验研究,制备出组织均匀致密、连续、光滑的巴氏合金堆焊层,经第2层Z字形摆焊弥合了第1层直道焊的弧坑缩孔,堆焊层仅为1级缺陷与基体结合良好。通过MIG镶焊与现阶段采用离心浇铸工艺制备的锡基巴氏合金进行组织尺寸、硬度、耐磨性和结合强度方面比较,结果表明:SnSb硬质相和Cu6Sn5硬质相发生了细晶强化与弥散强化,使得显微硬度提高了3HV0.2、干摩擦的摩擦因数减小了0.03,槽深0.1mm试样的结合强度62MPa,槽深0.3mm试样的结合强度均57MPa,均满足55MPa的使用要求。验证了MIG镶焊SnSb8Cu4的工艺可行性,提供了工艺参数对轴瓦制备与修复具有参考价值。通过对机加工后的巴氏合金堆焊层表面进行了不同功率、不同扫描速度的激光改性试验研究,结果表明:40w激光功率的使巴氏合金发生激光相变硬化,得到较好的表面质量,60w激光功率工艺不稳定,80w激光功率的巴氏合金表面质量差,表面发生激光熔凝淬火。激光相变硬化与熔凝淬火均能提高巴氏合金表面的显微硬度与耐磨性,80w激光功率、100mm/min激光扫描速度的熔凝淬火巴氏合金硬度最高,表面显微硬度为34HV0.2。通过SEM及EDS对显微组织、元素成分进行研究,激光熔凝淬火层可分为熔化区、微溶区、热影响区和基体,其中熔化区与微溶区发生细晶强化与弥散强化,显微硬度最高。验证了激光表面改性在MIG焊SnSb8Cu4的工艺与工艺参数可行性,阐述了激光相变硬化与激光熔凝淬火对后续轴瓦精加工的适用性与可行性。
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