汽车传动轴表面激光熔覆与激光重熔同步修复法的工艺与组织性能研究

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提出一种在汽车传动轴材料上进行边快速熔覆边重熔的修复方法,采用316L不锈钢粉末与纳米SiC颗粒的复合材料作为熔覆粉末,通过试验研究了修复层的孔隙率、显微组织、物相、硬度、残余应力以及抗拉强度.结果表明:修复层孔隙率从底部到顶部依次减小,主要由细小的枝晶与胞晶组成,物相成分包含γ-CrFeNi、M7C3、FeSi、SiC等4种,平均显微硬度最高达到577 HV±9.5 HV;熔覆层的每一层均得到了同步重熔,使应力得到大部分释放形成残余压应力,且修复层的平均抗拉强度、弹性模量、伸长率分别达到835.5 MPa±22.0 MPa、110.6 GPa士17.0 GPa、25.3%±0.6%.
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通过混合不同粒径、不同比例WC颗粒的纯Co粉末,在不同工艺装备和参数下进行激光熔覆试验及结果检测,证明大芯径、大光斑的半导体激光更适用于金属基硬质合金熔覆.通过降低光斑能量集中度,降低输入功率,减小热输入,增大WC颗粒粒径,降低WC颗粒的热敏感度,能有效抑制WC熔解和分解,减小熔覆层气孔数量和尺寸.采用基材预热或全Ar气保护可降低熔覆层的开裂倾向.全Ar气保护条件下,采用输入功率800 W、扫描速度4 mm/s、送粉率11 Hz参数组,或基材预热400~450℃条件下,采用输入功率800 W、扫描速度7
为了解工艺参数、形状参数对激光选区熔化制件成形精度的影响规律,针对高度方向的尺寸误差、圆弧表面的形状误差建立数学模型.利用316L粉末在200 μm度层厚的基础上进行激光选区熔化正交试验,选择激光填充功率、激光轮廓功率、扫描速度、形状参数、扫描间距五个因素四个水平进行试验.试验结果表明:影响表面粗糙度的因素为激光功率,功率增大,粗糙度值下降;影响轮廓度误差的因素为形状参数和填充激光功率.圆弧形状存在最差圆心角度,激光功率增大,轮廓度误差增大;影响高度方向尺寸误差的因素主要为零件本身结构,加工工艺对尺寸误差
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