激光熔覆技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文

1、激光熔覆技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文激光熔覆技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文1.引言1.1本課題的研究背景及意義激光熔覆技術(shù)（Lasercladdingtechnology）是指在被涂覆機(jī)體表面上，以不同的添料方式放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和機(jī)體表面薄層同時熔化，快速凝固后形成稀釋度極低、與基體材料成冶金結(jié)合的涂層，從而顯著改善機(jī)體材料表面耐磨、耐熱、耐蝕、抗氧化等性能的工藝方法[1]。按涂層材料的添加方式不同，激光熔覆技術(shù)可分為預(yù)置法和同步送粉法，如圖1

2、所示。激光熔覆技術(shù)因具有應(yīng)用靈活、耗能小，熱輸入量低、引起的熱變形小，不需要后續(xù)加工或加工量小，減少公害等優(yōu)點，近年來已在材料表面改性上受到高度重視[2]。特別是上個世紀(jì)80年代以來，該技術(shù)得到了很大進(jìn)步和發(fā)展。激光熔覆的最終目的是改善材料的使用性能，使其更好地滿足使用要求。與堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等表面改性技術(shù)相比，激光熔覆具有下述優(yōu)點：（1）熔覆層晶粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)致密，因而硬度一般較高，耐磨、耐蝕等性能亦更為優(yōu)異；（2）熔覆層稀釋率

3、低由于激光作用時間短，基材的熔化量小，對熔覆層的沖淡率低（一般僅為5％8%），因此可在熔覆層較薄的情況下獲得所要求的成分與性能，節(jié)約昂貴的覆層材；（3）激光熔覆熱影響區(qū)小，工件變形小，熔覆成品率高；（4）激光熔覆過程易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，覆層質(zhì)量穩(wěn)定，如在熔覆過程中熔覆厚度可實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，這在其他工藝中是難以實現(xiàn)的。由于激光熔覆的上述優(yōu)點，它在航空、航天乃至民用產(chǎn)品工業(yè)領(lǐng)域中都有較廣闊的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今材料領(lǐng)域研究和開發(fā)的熱點。圖1.1

4、激光熔覆原理示意圖增強(qiáng)零件機(jī)械性能如日本豐田、尼桑汽車公司和三菱公司等；2激光熔覆制備增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料涂層，如新加坡南洋理工大學(xué)等；3激光熔覆過程顯微裂紋和殘余應(yīng)力如日本名古屋大學(xué)GuojianXuMunaharuKutsuna等通過化學(xué)成分不變CCCMLC和化學(xué)成分成梯度分布FGMMLC多層熔覆層不同的方法在碳鋼JISSM400B表面熔覆鎢鉻鈷合金和WC合金熔覆層指出顯微裂紋產(chǎn)生的敏感性FGMMLC低于圖1.2熔化區(qū)與凝固區(qū)的形狀模

5、型圖1.3殘余應(yīng)力分布曲線CCCMLC[14]。然而，無論是國內(nèi)還是國外對激光熔覆的研究只是限于在各種各樣的基體材料上熔覆各種各樣材料或幾種混合熔覆材料的熔覆而后對激光熔覆層顯微結(jié)構(gòu)、組織、顯微硬度、耐磨性以及耐腐性等性能進(jìn)行定性研究指出這些性能均得到了提高有些學(xué)者在激光熔覆加工過程中對某種材料所采用不同的工藝參數(shù)如激光掃描速度不同、激光功率不同等參數(shù)條件下進(jìn)行激光熔覆加工而后對熔覆層進(jìn)行比較指出這種材料的最佳激光熔覆工藝參數(shù)。且激光熔

6、覆加工過程工藝參數(shù)的確定每次均是通過幾次實驗來確定而對不同工藝參數(shù)激光功率、功率分布、激光掃描速度、光束直徑、搭接率、外部環(huán)境影響、有無輔助氣體及種類成份、熔覆材料特性的條件下對激光熔覆加工系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工過程參數(shù)作用規(guī)律和決策機(jī)制、從定性認(rèn)識到定量的控制研究以及激光熔覆高精度高質(zhì)量加工系統(tǒng)信息的獲取、處理、融合研究較少。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，激光熔覆技術(shù)也在朝著自動化、智能化的方向邁進(jìn)[15]。1.3本課題要研究或解決的問