针对轧机齿面边界润滑磨损失效、堆焊修复性能低的问题, 在齿轮常用钢(20CrNi2Mo)表面激光熔覆制备自润滑耐磨涂层。研究了自润滑耐磨涂层设计可行性、粉末成分对熔覆层摩擦系数、磨损量的影响。在CFT-1型摩擦磨损试验机对熔覆层、基体及堆焊层进行干摩擦滑动磨损试验, 检测摩擦系数及磨损量。结果表明, 各激光熔覆层磨损量均小于堆焊层, 涂层设计可行; MoS2的加入显著提高了涂层耐磨性, 最小磨损涂层C1磨损量为4.38×10-3mm3, 相对耐磨性分别是基体和A2涂层的17.35倍和1.68倍; 添加润滑相MoS2的C1摩擦系数相对纯铁基的A1涂层提升了66.7%。

为了提高纳秒激光成孔质量, 改善成孔时孔口熔融物、孔口再铸层、孔的锥度等缺陷, 利用超声振动辅助321不锈钢表面纳秒激光成孔, 观察孔口微观形貌及上下孔口直径, 分析超声振动功率、激光脉冲能量、离焦量以及辅助气体气压对纳秒激光成孔质量的影响。结果表明, 在不同工艺参数下的打通孔实验中, 超声振动辅助成孔深径比大、再铸层较小、孔壁波纹细密、喷溅物减少, 成孔质量得到改善。随着超声功率增大, 上下孔口圆度提高、锥度减小, 且打孔效率提升;激光脉冲能量对成孔的上下孔口直径、孔口熔渣溅射影响显著;离焦量为1 mm时获得锥度最小的孔, 且熔渣较少、热影响区面积小, 离焦量过大或过小, 易造成熔融物聚集, 辅助气体压力增大, 热影响区减小。

针对水下激光成孔存在的缺陷, 用超声辅助水下激光成孔的工艺方法对不锈钢进行打孔, 分析了激光脉冲能量、水层厚度、超声功率对成孔三维形貌、孔径和孔深的影响; 对比分析了有无超声辅助水下激光成孔三维形貌和SEM图像。结果表明, 超声场辅助水下激光成孔工艺下, 孔口形状、孔壁粗糙度改善, 熔渣沉积减少, 成孔质量比较好。随着激光脉冲能量、超声功率的增大孔的深度和直径也随之增大, 孔锥度减小; 随着水层厚度的增加孔的深度和直径先增大后减小, 在水层厚度为3 mm处的孔直径最接近于孔深; 有超声辅助时孔的形貌明显好于无超声时孔的形貌。