1 广东海洋大学 电子与信息工程学院,湛江 524088
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院,佛山 528225
为了研究WC质量分数对Ni60粉末激光熔覆涂层性能的影响,采用激光熔覆技术在Q235碳素工具钢上制备了WC+Ni60的复合涂层,并进行了理论分析和实验验证,取得了熔覆层几何形貌、稀释率、显微组织及硬度方面的数据。结果表明,添加WC后,涂层外观成形良好,在涂层硬度上有明显的提升效果; 稀释率随着WC质量分数的增加整体呈现先升高后降低的趋势; 当WC质量分数为0.4时为合适的粉末配比,不但能保证微观组织致密、枝晶尺寸均匀,也可避免颗粒和气孔对涂层质量造成的影响,并保证了2种熔覆材料融合性和涂层整体硬度。此研究结果对激光熔覆添加WC的Ni基复合涂层制备有一定指导作用。
激光技术 激光熔覆 WC质量分数 微观组织 硬度 laser technique laser cladding WC mass fraction microstructure hardness
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
2 广东省科学院 中乌焊接研究所, 广州 510650
3 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院, 佛山 528225
为了得到高质量的钢/铝接头, 采用激光摆动焊接的方法、使用不同的功率对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验, 研究了不同焊接功率对钢/铝接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明, 1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W和1500W时, 焊接接头的金相组织以马氏体为主, 当激光功率为1600W时, 接头内的铁素体增多, 马氏体减少, 焊接接头的金相组织以铁素体为主; 3种接头显微硬度的最低值和最高值分别位于焊缝中心和热影响区, 在1500W的激光功率下, 焊接接头的力学性能最好, 钢侧接头的显微硬度约高于母材显微硬度的1.7倍; 接头的最大剪切强度达到113N/mm。此研究结果应用在船舶制造领域具有较重要的意义。
激光技术 激光摆动焊接 激光功率 金相组织 显微硬度 剪切强度 laser technique laser swing welding laser power metallographic structure microhardness shear strength
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院, 佛山 528225
为了提高TC4合金表面的硬度和减磨性、优化工艺参数, 采用多组工艺参数(不同功率、不同TiO2粉末含量)在TC4 板表面制备不同比例的 Fe60-TiO2复合涂层, 分析了熔覆层宏观形貌、表面维氏硬度和减磨性。结果表明, 当激光功率为500W、TiO2质量分数为0.10时, 熔覆层表面较平整; 通过X射线衍射分析熔覆层生成较多Ti化合物, 这些Ti化合物对提高熔覆层硬度和减磨性非常有利; 熔覆层硬度比基体提高了约2.5倍; 摩擦系数较基体相比有所降低, 熔覆层的平均摩擦系数约为0.46。此研究结果对TC4 钛合金表面熔覆Fe基复合涂层的硬度和减磨性工艺参数有一定指导作用。
激光技术 减磨性 硬度 TC4钛合金 laser technique antifriction sex hardness TC4 titanium alloy
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院, 佛山 528225
为了揭示激光熔覆工艺参数对铁基TiC复合熔覆层成形质量的作用规律、优化激光熔覆工艺参数, 使用YAG固体激光器在60Si2Mn基体上激光熔覆铁基TiC复合涂层, 基于响应面法建立输出电流、脉冲宽度、扫描速率与熔覆层宽度、高度、熔池深度、宽高比、稀释率以及硬度之间的数学模型, 并对模型进行方差分析, 获得了工艺参数与成形质量之间的函数关系。结果表明, 输出电流和脉冲宽度对涂层宽度具有正相关性, 扫描速率与涂层宽度成反比; 扫描速率对熔覆层高度和熔池深度没有显著性影响; 涂层宽度与高度的比值随着输出电流的增大而增大; 输出电流对涂层稀释率影响最为显著, 脉冲宽度次之; 较高的输出电流和较大的扫描速率能够得到高硬度涂层; 经优化验证模型的误差均小于5%。该研究结果能够用于铁基陶瓷复合涂层成形质量的预测及优化激光工艺参数。
激光技术 响应面法 成形质量 工艺参数优化 稀释率 laser technique response surface method forming quality optimization of process parameters dilution rate
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院, 佛山 528225
为了研究单道激光熔覆薄板的温度场分布, 采用仿真与实验对照的方法, 利用ANSYS软件, 通过高斯热源模型模拟激光光束能量, 再采用非线性边界设定, 对单道激光熔覆及冷却过程的温度场进行仿真; 使用2kW光纤激光器将铁基(Fe60)粉末熔覆在2mm厚T9A钢板上, 并用热成像仪测量多样点温度。结果表明,激光熔覆薄板温度场的仿真符合实验验证结果, 其最高温度的最大误差为8.31%。此研究结果对激光加工参量优化有一定指导作用。
激光技术 温度场 ANSYS软件 MATLAB软件 数值模拟 函数拟合 laser technique temperature field ANSYS software MATLAB software numerical simulation function fitting
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
2 广东省科学院 中乌焊接研究所, 广州 510650
3 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院, 佛山 528225
为了研究不同激光功率对摆动焊接钢/铝材料的影响, 采用大功率碟片激光器和PFO3D摆动接头相结合, 对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验。结果表明,1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W时, 焊接接头的金相组织为低碳马氏体, 显微硬度的最低值和最高值分别位于热影响区和焊缝中心; 随着激光功率的增加, 焊缝内的铁素体增多, 马氏体减少, 接头显微硬度的最高值和最低值分别改为热影响区和焊缝中心; 当激光功率为1400W时,焊缝抗拉强度最高为2681MPa。此研究结果在船舶制造的领域应用具有较为重要的意义。
激光技术 激光摆动焊接 激光功率 金相组织 力学性能 laser technique laser swing welding laser power metallographic structure mechanical properties
1 广东海洋大学电子与信息工程学院，广东 湛江 524088
2 广东省科学院中乌焊接研究所，广东 广州 510650
3 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院，广东 佛山 528225
为了研究真空激光焊接TA2工业钛板时正离焦量对焊缝成形质量、显微组织和力学性能的影响，采用真空舱和大功率碟片激光器，在4.0×10-1 Pa的真空度下进行不同离焦量的焊接。结果表明：正离焦量可有效完成板材的焊接。在真空环境中，随着离焦量的增加，焊缝表面的成形质量提升，焊缝熔宽增加。离焦量的增加会导致光斑能量分散，因此当离焦量达到+4 mm 时，焊缝熔宽达到最大值，随后开始呈下降趋势。在不同的正离焦量下，焊缝与热影响区晶粒的尺寸、形式均不同，随着离焦量的增加，晶粒尺寸逐渐降低。0 mm离焦时，焊缝显微硬度提升1～2倍，在+4 mm和+8 mm的离焦量下，焊缝显微硬度无明显变化。使用8 mm的离焦量焊接时，焊缝的拉伸力和抗拉强度达到最大值，分别为57 759 N和292 N/mm。通过对正离焦量下真空焊接TA2工业钛板的研究，得出结论：使用+4～+8 mm的离焦量真空焊接TA2工业钛板，可得到综合性能较好的焊缝。这对其在船舶制造领域的应用具有重要的意义。
真空激光焊接 TA2工业钛 正离焦量 焊缝熔宽 金相组织 力学性能 vacuum laser welding TA2 titanium industry plus defocusing amount weld width metallographic structure mechanical property
1 湖南科技大学 先进矿山装备教育部工程研究中心，湖南 湘潭 411201
2 华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510641
建立了激光选区熔化(SLM)加工的多层瞬态热有限元模型，该模型考虑了随温度变化的材料属性，并通过将粉末材料的热物理属性转换为实体材料的热物理属性来模拟粉末-实体的转换过程，有限元分析结果与单熔道实验结果吻合，验证了该模型的有效性。研究了扫描速度(0.2 m/s，0.4 m/s，0.6 m/s)和激光功率(80 W，100 W，120 W)对温度场的影响，并研究了相邻层之间的铺粉过程的冷却效应。结果显示，当扫描速度越大时，温度峰值点相较激光光斑中心越偏后，温度峰值和温度梯度随着激光功率的增大或者扫描速度的减小而增大，该研究为SLM加工工艺参数的选择提供了理论依据。
增材制造 激光选区熔化 温度场 多层有限元模型 additive manufacturing Selective Laser Melting(SLM) temperature field multilayer FEA model
