高端刀具光纖激光熔敷設(shè)備及工藝研究.pdf

1、刀具尤其高端刀具失效的最主要原因之一是刀刃刃口部位的磨損和開裂，因此，提高其刃口部位的硬度和耐磨性是延長高端刀具使用壽命的關(guān)鍵。相對于等離子噴焊、硬質(zhì)合金表面堆焊等表面強(qiáng)化處理技術(shù)，激光熔敷強(qiáng)化這一新興的技術(shù)具有高效、穩(wěn)定、污染小、熱影響區(qū)小等無與倫比得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。
　　本研究集成了光纖激光熔敷工作平臺，該系統(tǒng)由IPG fiber laser、激光熔敷頭和冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、KUKA工業(yè)機(jī)器人和輔助設(shè)備等組成。該平臺以KUKA

2、Robot和IPG fiber laser為核心，能實(shí)現(xiàn)高端刀具刀刃同軸送粉熔敷，具有高效穩(wěn)定、高度柔性化的特點(diǎn)。
　　采用所集成熔敷系統(tǒng)對430不銹鋼高端刀具刀刃熔敷 Ni35-WC硬質(zhì)合金層。研究了不同熔敷工藝對熔敷層單次單道熔敷厚度、顯微硬度和微觀組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：激光功率在1600W范圍內(nèi)，激光功率越大，單次單道熔敷層厚度越大；載粉氬氣流量增大，單次單道熔敷層厚度先增加后減??；熔敷速度增加，單次單道熔敷層厚度減小。

3、當(dāng)激光功率P=1600W，熔敷速度V=180mm·min-1，載粉氬氣流量Q=4L·min-1，離焦量f=15mm，保護(hù)氣體Ar壓力為0.06MPa時，獲得最理想的熔敷效果。單次單道最大熔敷層厚度可達(dá)2.5mm，表面無裂紋，可以達(dá)到刀具開刃的理想厚度。熔敷層組織為細(xì)針狀馬氏體伴有少量殘留奧氏體，碳化鉻碳化物硬質(zhì)相以及 WC顆粒均勻的分布在熔敷層組織中。在最佳工藝參數(shù)下得到刀刃熔敷層平均顯微硬度達(dá)到 HV0.2850MPa，是基體的2倍以

4、上；熔敷層的平均靜摩擦系數(shù)μ在0.245~0.290之間，具有良好的減摩耐磨性能；電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明Ni35-WC合金熔敷層在腐蝕介質(zhì)中易發(fā)生鈍化，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
　　上述結(jié)果表明，采用激光熔敷Ni35-WC硬質(zhì)合金粉末可以實(shí)現(xiàn)高端刀具刀刃的強(qiáng)化工作，顯著改善高端刀具刀刃部位的硬度和耐磨性，以達(dá)到延長刀具的使用壽命的目的。從企業(yè)實(shí)際的批量化生產(chǎn)角度來考慮，高端刀具的刀身和刀柄可以采用成本低的普通不銹鋼材質(zhì)，而僅在刃部熔