1 广东省科学院中乌焊接研究所 中国-乌克兰材料连接与先进制造“一带一路”联合实验室 广东省现代焊接技术重点实验室，广东 广州 510650
2 北京科技大学 自动化学院 北京市工业波谱成像工程技术研究中心，北京 100083
采用光纤激光器开展了碳钢板表面锈蚀层激光清洗研究，通过白光干涉仪、光学显微镜、拉曼光谱仪等研究了激光扫描速度对锈蚀层去除质量的影响。研究表明，当激光扫描速度小于2 000 mm/s时，因光斑搭接率高，热累积效应强，试样表面出现基材熔化重凝现象，同时试样表面发生二次氧化，生成了复杂的铁的氧化物膜层，此时试样表面粗糙度最小。当激光扫描速度增加到3000 mm/s时，试样表面锈蚀层去除干净，露出金属基底本身色泽，基材表面二次氧化减弱。当线速度继续增加时，因光斑搭接率低，锈蚀层吸收的激光能量少，仅有部分锈蚀被去除，试样表面开始出现残留锈蚀层，且随着线速度的增加，残留锈蚀层和试样表面粗糙度增加。通过调节扫描速度可以获得较好的除锈效果，工艺优化后，激光功率为120 W时，除锈效率达到1.5 m2/h。
激光除锈 扫描速度 锈蚀层 表面粗糙度 laser rust removal laser scanning speed rust layer surface roughness 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210389
1 上海理工大学机械工程学院, 上海200093
2 西安科技大学机械工程学院, 陕西 西安 710054
为了研究单道次激光熔覆过程中熔池温度对成形质量的影响, 首先进行了不同激光扫描速度下单道次激光熔覆304不锈钢试验, 得到了不同激光扫描速度下熔池温度随时间的变化波动曲线; 随后搭建激光熔覆过程温度监测装置, 通过熔池温度闭环控制系统, 实时调控激光扫描速度, 重新进行单道次激光熔覆试验, 对比分析了监测控制前后熔覆层成形宽度大小和显微组织。结果表明: 熔覆层成形宽度随着激光扫描速度的增加而减小; 随着激光扫描速度的增加, 熔覆层的晶粒变得粗大细长, 晶粒表现为柱状晶; 控制调整前熔池温度波动较大, 幅值较大; 激光扫描速度调整之后熔覆层成形宽度较为均匀, 熔覆层凹凸不平现象减少, 显著优化熔覆层成形质量。
激光熔覆 激光扫描速度 熔池温度 闭环控制 laser cladding laser scanning speed molten pool temperature closed-loop control
1 南京师范大学 南瑞电气与自动化学院, 南京 210000
2 常熟建华模具科技股份有限公司, 苏州 215000
为了研究在激光熔覆修复工艺中, 激光扫描速率对最终形成的熔覆层性能的影响,采用同步送粉法, 利用激光熔覆工艺在QT500球墨铸铁上制备了不同扫描速率下的镍基合金熔覆层样本; 利用金相显微镜观察熔覆层的显微金相, 并使用显微硬度计对熔覆层显微硬度进行了测定与分析, 取得了熔覆层样品的硬度、显微金相组织以及样品稀释率等数据。结果表明, 在其它条件不变下, 随着激光扫描速率的增加, 熔覆层组织更加致密、均匀,熔覆层的平均显微硬度得到了显著提高; 以激光功率为1.9kW、扫描速率为5mm/s、光斑直径为4mm等参量得到的熔覆层组织与性能最优。此研究对激光熔覆表面强化工艺中合理选择工艺参量提供了理论依据。
激光技术 镍基合金 扫描速率 显微组织 laser technique Ni-based alloy laser scanning speed microstructure
西安科技大学机械工程学院, 陕西 西安 710054
利用ANSYS有限元分析软件数值模拟激光熔覆过程,得到了不同工艺参数下的温度场。在与数值模拟相同条件下,在27SiMn钢表面进行激光熔覆304不锈钢实验,利用光学显微镜观察熔覆层的显微组织。结果表明,熔池内峰值温度随着激光功率的增大而增大,随着激光扫描速度的增大而减小;数值模拟与实验所得到的熔池几何尺寸基本一致;当激光功率为2500 W,扫描速度为13 mm/s时,熔覆层的晶粒细小,组织致密,熔覆层成形性最佳。
激光光学 激光熔覆 激光功率 激光扫描速度 温度场 显微组织 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 091401
西安科技大学机械工程学院，陕西 西安 710054
为了研究激光熔覆304不锈钢和轧制态304不锈钢拉伸力学性能的差异，在27SiMn钢基体表面进行不同激光扫描速度下，单道激光熔覆304不锈钢实验，得到了单道熔覆层的宏观形貌和显微组织。在单道良好成形性的激光扫描速度下，进行多道搭接实验，得到了熔覆层横截面宏观形貌。最后进行多层累加，得到了拉伸力学性能曲线和拉伸断口形貌。结果表明，随着激光扫描速度的不断增大，单道熔覆层成形性较差，搭接率为50%的情况下，所得的熔覆层成形性较好。激光熔覆304不锈钢抗拉强度为551.32 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的韧性断口；原轧制态304不锈钢抗拉强度为713.11 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的脆性断裂断口。
激光熔覆 激光扫描速度 显微组织 力学性能 断口形貌 laser cladding laser scanning speed microstructure mechanical properties fracture morphology
河南理工大学 材料科学与工程学院, 焦作 454000
为了研究激光扫描速率对镍基熔覆层组织及耐蚀性能的影响, 采用喷涂预置涂层与不同扫描速率下激光重熔工艺在Q235低碳钢表面制备了镍基合金熔覆层, 利用光学显微镜与扫描电镜对熔覆层表面宏观形貌和微观组织形貌进行了观察, 利用显微硬度计和电化学腐蚀法对熔覆层显微硬度与耐蚀性进行了测定与分析。结果表明, 其它条件不变, 随着激光扫描速率的增加, 熔覆层组织更加致密、均匀, 晶粒愈发细小, 并且白亮枝晶增多, 枝晶间的共晶减少; 由于晶粒细化等作用, 使得熔覆层的平均显微硬度与耐蚀性能均得到了显著提高; 其中, 以激光功率为3kW、扫描速率为6mm/s、光斑直径为3mm等参量下得到的熔覆层组织及性能最优。这些结果对合理选取激光熔覆工艺参量以达到最佳熔覆效果是有帮助的。
激光技术 激光熔覆 镍基合金 扫描速率 显微组织 耐蚀性 laser technique laser cladding Ni-based alloy laser scanning speed microstructure corrosion resistance
