钢的激光增材制造研究进展及前景展望

激光增材制造是一种兼顾精确成形和高性能需求的一体化制造技术,为钢构件的高质量快速制造提供了新思路、新方法。从目前典型钢构件的激光增材制造成形质量控制、组织特征、力学性能和应用现状4个方面出发,主要综述了不同的能量输入及氧含量对成形致密度的影响,提出了如何降低孔隙率的方法,对比了不同激光增材制造工艺方法下,制备模具钢、不锈钢和超高强钢试件热处理前后的微观组织和力学性能。在此基础上,对钢构件激光增材制造的发展趋势和需要进一步深入研究的问题进行了讨论,指出了激光增材制造修复技术与超声辅助工艺相结合的发展前景。

激光复合热源焊接技术的研究进展

激光焊接作为一种高质量的熔接工艺,是比较成熟的制造技术,但能量转换效率低、间隙桥接差等缺陷限制了其进一步发展。为解决上述问题,近年来多种激光复合热源焊接技术不断涌现。激光复合热源焊接技术是激光束与其他热源复合,通过两种热源的协同效应,弥补单纯激光焊接的不足之处,通过焊接单一热源难以完成的接头形式,来获得单热源难以达到的高效焊接效果。激光复合热源焊接技术具有焊接速度快、焊接质量好等优势,在汽车、航空航天和造船等行业拥有广阔的工程应用前景。然而,由于其他热源种类繁多且与激光束相互作用方式各不相同,探讨并总结激光复合热源焊接技术在焊接过程中独特优势的本质,可以为该技术在日后的工程应用中提供理论支撑。本文首先回顾了激光焊接技术的发展进程,然后介绍了激光和电弧热源、激光与电阻热源、激光与摩擦热源复合焊接在工艺参数、微观组织性能方面的研究,最后指出了激光复合热源焊接技术未来的研究重点。

激光熔覆Ti60合金的工艺参数优化及组织性能研究

主要研究了激光熔覆Ti60合金的工艺参数对成形质量的影响,以及微观组织特征和拉伸性能。结果表明,激光熔覆Ti60合金试样的底部和顶部区域为β等轴晶粒,中部区域为β柱状晶,且尺寸随着激光功率的增加而增大。显微组织主要由板条α相和板间β相构成,且板条α相中有大量白色析出相产生,随着激光功率的增加,微观组织由网篮组织转变为魏氏组织。块体试样的显微硬度分布较为均匀,其硬度值在420~440 HV范围内波动。激光熔覆Ti60合金的室温抗拉强度为1128 MPa,断后延伸率和断面收缩率分别为8.8%和14.4%。当温度为300℃和600℃时,抗拉强度分别为932 MPa和739 MPa,在600℃时,断后延伸率和断面收缩率分别为11.7%和18.2%。激光熔覆Ti60合金试样在室温下的断裂方式为准解理断裂,高温下其断裂方式为韧性断裂。

基于正交试验的34CrNiMo6钢激光成形工艺优化

三维实体沉积零件是通过单道熔覆层的多道搭接与多层累积实现,通过激光立体成形技术制备了34CrNiMo6钢单道1层、单道2层和单道5层沉积试样,以激光功率、扫描速度和送粉速率作为控制变量,沉积层厚度和横截面积为参考指标,研究了激光立体成形34CrNiMo6钢的工艺参数。结果表明,通过正交极差分析工艺参数对参考指标影响,发现工艺参数影响的主次顺序为:扫描速度>送粉速率>激光功率,正交试验得到的最佳工艺参数是激光功率为2800 W、扫描速度为600 mm/min、送粉速率为15 g/min。随着沉积层数增加,单层熔覆沉积层的厚度逐渐增加,变化范围为0.125~0.156 mm。单层的沉积试样在不同工艺参数获得的热影响区最大硬度差别明显,而单道5层沉积试样中,沉积层表面硬度要高于靠近基材的热影响区硬度。