基于激光填丝熔覆的Cr12MoV模具修复及性能表征

目的引入基体表面粗糙度作为激光填丝熔覆工艺参数,在Cr12MoV表面获得综合性能优良的熔覆层,研究激光功率、送丝速度、扫描速度和表面粗糙度对熔覆层形貌的影响。方法利用Nd:YAG脉冲激光在Cr12MoV基体上熔覆SDK11丝材,用于修复模具表面损伤。利用光学显微镜、SEM和EDS对熔覆层、热影响区微观结构和化学组成进行表征,通过显微硬度仪获得熔覆层纵向硬度分布。结果因为陷光效应,表面粗糙度对熔覆层形貌影响较大,随着粗糙度变大,激光吸收率提高,熔深和稀释率增加,高度降低。影响机理的本质是有效体能量Ev和比填丝率ω。当Ev为80~100 J/mm^3、ω为1~3时,可获得较为稳定的熔覆工艺,熔覆层由胞状晶、柱状晶和等轴晶混合组成,并且晶粒细小,存在硬质铬钒碳化物,可使硬度提升900HV,是基体的3倍。结论 Ev和ω可以作为关键控制工艺因素,在特定范畴内可以获得稀释率低的扁平熔覆层,熔合缺陷少,熔覆层硬度高,不存在明显软化区域。激光填丝熔覆可以达到模具表面缺陷修复的要求。

304不锈钢局部干法水下激光填丝熔覆层微观组织及性能

采用自行研发的水下激光填丝熔覆装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行激光填丝熔覆试验,并对空气环境和水下环境的熔覆结果进行对比分析,以探索在水下环境进行304不锈钢的缺陷修复.通过XRD,EDS,光学显微镜分析了熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试,利用动电位极化与交流阻抗谱技术研究熔覆层电化学腐蚀行为.结果表明,在两种环境下均制备了单层多道熔覆层,且无明显气孔、裂纹等缺陷;熔覆层包括熔覆区、搭接区、相变影响区、熔合区、热影响区,显微组织主要由奥氏体、铁素体、马氏体组成;由于各区域内微观组织及晶粒的大小不同,使得熔覆层硬度呈阶梯分布;在3.5%NaCl溶液中,两种环境熔覆层均呈现出明显的钝化行为,且两种熔覆层耐腐蚀性能相近;所研制的水下激光填丝熔覆装备及工艺,可以满足实际工程对于熔覆层高效制备、成形质量控制及耐蚀性能的要求,可用于水下环境304不锈钢表面的防护与修复.创新点:(1)在300 mm的水下环境采用局部干法水下激光填丝熔覆工艺制备了单层多道无缺陷的熔覆层.(2)分析了水下环境对熔覆层的微观组织演变、物相组成和化学元素的影响.(3)水下环境的单层多道熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能与空气环境制备的熔覆层相近.

激光填丝熔覆表面修复工艺研究及压力环境验证

针对水下应急修复提出了一种压力环境水下激光熔覆表面修复技术。通过常压环境的正交实验得到了一组最优工艺参数,利用最优工艺参数进行激光填丝熔覆实验,并对熔覆层进行检测分析。结果表明:熔覆层宏观形貌良好,内部无明显缺陷;熔覆层微观组织主要由贝氏体和马氏体组成,力学性能良好,硬度分布均匀;先沉积的熔覆层硬度低于后沉积的部分。通过高压焊接实验舱模拟水下压力环境并开展了高压熔覆实验,证明激光填丝熔覆工艺在高压环境下有较好的适应性,熔覆层成形良好。

光丝耦合及工艺参数对激光填丝熔覆层成形特征的影响

基于激光填丝熔覆不同工艺参数对Q235钢熔覆层成形的影响,通过高速摄像系统拍摄了不同工艺参数下丝材的熔入过程,并分析了熔覆层形貌及横截面,得出了丝材与激光斑点相对位置、激光功率、熔覆速度和送丝速度对熔覆层成形的影响。结果表明:(1)丝材与激光斑点相对位置是影响丝材熔入行为和熔覆层成形好坏的关键因素。当采用前置送丝,激光束与丝材部分重叠,送丝角度介于40°~70°时,熔覆过程稳定且成形最好。(2)激光功率增大时,熔池尺寸增大,熔覆层宽度增加,余高减小。熔覆速度变大时,熔池凝固速度变快,从而使液桥变窄,熔覆层宽度和熔深减小、余高增大。送丝速度增大时,熔覆层熔深减小、余高增大。