面向裂紋控制的20CrMnTi齒輪激光熔覆工藝研究.pdf

1、本文以激光熔覆層裂紋控制為主要研究目的，以優(yōu)化參數(shù)為主要手段，利用Fe基合金粉末對20CrMnTi板材表面及齒輪輪齒復(fù)雜曲面進(jìn)行激光熔覆工藝及關(guān)鍵技術(shù)的研究。確定了主要研究思路為:以20CrMnTi齒輪鋼板材為試樣進(jìn)行單道、多道激光熔覆工藝及參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn);以磨損的齒輪為修復(fù)對象，研究激光熔覆修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù);探索控制熔覆層裂紋率，提高熔覆層質(zhì)量的優(yōu)化參數(shù)組合及工藝方法。
　　利用正交試驗(yàn)法對20CrMnTi齒輪鋼表面單道激光熔覆Fe

2、65合金粉末進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化，并對試驗(yàn)所得結(jié)果通過方差分析的方法進(jìn)行分析，得到工藝參數(shù)中對熔覆層高度影響最大的是離焦量，其次是激光功率，最后是掃描速度;對寬度的影響程度由大到小分別為激光功率、掃描速度及離焦量;對硬度影響最大的為離焦量，其次是激光功率，最小的是掃描速度;而對熔覆層裂紋傾向的影響由大到小依次為激光功率、離焦量和掃描速度。通過試驗(yàn)研究得到的優(yōu)化工藝參數(shù)組合為:激光功率3.0KW，掃描速度3mm/s，離焦量25mm。
　

3、　利用粉末預(yù)置法及同步送粉法兩種工藝對20CrMnTi齒輪鋼表面多道搭接激光熔覆Fe65合金粉末進(jìn)行試驗(yàn)研究。根據(jù)熔覆層質(zhì)量分析不同的熔覆工藝及搭接率對裂紋產(chǎn)生傾向的影響。得到在確定單道熔覆層寬度及光斑直徑的條件下可以初步確定搭接系數(shù)的選擇范圍;同步送粉法更適用于大面積熔覆層的要求，且搭接率為40％時(shí)獲得的多道搭接熔覆層形狀規(guī)整，表面質(zhì)量較高。
　　針對斜齒輪齒槽及齒廓復(fù)雜型面，設(shè)計(jì)最佳熔覆工藝。齒槽熔覆時(shí)將齒輪垂直立于工作臺并在

4、此基礎(chǔ)上以光束照射方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)與斜齒輪螺旋角相同大小的角度，從而確保激光束垂直照射齒槽位置。齒面熔覆時(shí)，在保證激光束與相鄰輪齒不發(fā)生干涉的情況下盡量減小齒面的傾斜角度，使熔覆區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的光束入射角度相近。在進(jìn)行齒槽熔覆時(shí)選擇參數(shù)組合為激光功率1200W，離焦量25mm，掃描速度3.5mm/s，齒面熔覆選擇激光功率1000W，離焦量30mm，掃描速度5mm/s以及預(yù)置粉末厚度均為1mm時(shí)，所得的熔覆層尺寸均勻，與輪齒結(jié)合良好，且無裂紋產(chǎn)生