機械沖擊對高硬熔覆層裂紋控制的研究.pdf

1、隨著各類千瓦級激光器推向市場，激光熔覆有了高功率密度、高穩(wěn)定輸出的光源，成本相對降低，因此逐漸成為一種重要的再制造手段。由于激光熔覆過程中光源的高速移動、熔池的快速冷卻及溶質冷卻受到的拉應力等，使冷卻后的熔覆層內部及表面有大量氣孔、裂紋等缺陷。由于高硬粉末涂層與基材熱物理參數差別大等因素，熔覆后形成的高硬涂層相比其它涂層，極易產生裂紋等缺陷。這些缺陷的存在，嚴重影響熔覆質量，使涂層的結合性、使用壽命等大大降低。若裂紋擴展劇烈，甚至會導致

2、涂層脫落，工件斷裂，出現工業(yè)事故。因此目前對裂紋的控制問題成為激光熔覆領域急需解決的關鍵問題之一。
　　本文主要從理論分析、數值模擬及實驗分析三方面入手，來研究機械沖擊對高硬熔覆層的裂紋控制作用，具體內容如下：
　　設計能夠對激光熔覆過程中的軸類工件進行高頻沖擊的機械沖擊裝置，并分析其對熔覆層的作用，主要體現在兩方面，一方面對熔池的間接振動作用，使熔覆過程中熔池熱量交換速度、溶液對流程度增加及枝晶臂破碎作用增強等，從而減少組

3、織成分偏析、枝晶粗大、晶間裂紋等現象的產生；另一方面，對已成型但仍處于高溫狀態(tài)下的凝固組織高頻擊打，其產生的壓應變，使受到較大拉應力的組織塑性得以延展，減少裂紋的產生。
　　通過理論分析，探究機械沖擊對熔池快速凝固過程的晶體形核率、生長速率及溶質有效分配因數、溫度梯度等參數的影響，增強熔池對流、減小組織成分偏析，驗證了機械沖擊對熔覆層裂紋控制作用。
　　建立激光熔覆過程中加載機械沖擊的數值分析模型，對不同高硬涂層，在熔覆過程