不銹鋼側向送絲激光熔覆修復研究.pdf

1、側向送絲激光熔覆修復技術是一種新型的修復技術，它無需借助模具和刀具，依靠自動送絲工藝，通過完全熔化金屬絲，基于分道分層疊加的原理，可以修復磨損或有缺陷的零件。目前側向送絲激光熔覆修復技術已成為國內外修復技術方面的研究熱點，把側向送絲激光熔覆修復技術應用在工程中常見的不銹鋼材質上，在市場上具有廣闊的潛力，同時由于激光熔覆技術具有熱輸入小、冷卻速度大和凝固速度快等傳統(tǒng)修復技術沒有的特點，因此本文在科研上對于了解不銹鋼快速凝固后的組織和性能也

2、有重要的意義。
　　本文以熱軋狀態(tài)下的316L不銹鋼板為基體材料，以表面激光熔覆修復和凹槽激光熔覆修復為目標，采用ER308L、ER309LSi、ER316L不銹鋼焊絲進行側向送絲激光熔覆修復實驗。通過對側向送絲激光熔覆修復工藝、熔覆層組織及性能進行系統(tǒng)的研究，以求在得到致密熔覆修復層的前提下確定合理的修復方案。本文的主要研究內容和結論如下：
　　(1)采用ER308L金屬絲材，對側向送絲激光熔覆修復的工藝進行研究并優(yōu)化，得

3、出激光能量密度為100 J/mm2、熔絲率為39.44×10-6g/J下的低、中、高功率三組最佳單道工藝參數(shù)組合；確定了合適的搭接率范圍為45％~53%，此范圍內熔覆修復層的表面平整度大致在100μm以下；根據熔覆道高度，考慮到實踐應用，在高功率最佳工藝組合下進行了層間距為1 mm的多層多道激光熔覆修復實踐，取得了良好效果。
　　(2)針對平面磨損、淺裂紋等修復問題提出表面激光熔覆修復方案。選用ER308L、ER309LSi和ER

4、316L三種絲材，采用高功率下的最佳工藝參數(shù)組合，分別進行了表面激光熔覆修復實踐。通過對三種絲材下的得到的熔覆修復層宏觀質量、微觀組織和力學性能的對比研究，得出熔覆修復層表面相對平整光滑、內部組織均勻致密，與基材形成了良好的冶金結合；熔覆修復層都分布有多種晶粒形態(tài)類型，其中平面晶、胞狀晶和各種樹枝晶都有發(fā)現(xiàn)，但以柱狀樹枝晶分布為主；熔覆修復層凝固模式都包含了FA模式，但采用ER316L絲材得到的熔覆修復層還摻雜有AF模式；不同絲材下得到

5、的熔覆修復層的室溫組織中鐵素體含量也不同，采用ER308L和ER309LSi得到的熔覆修復層中平均鐵素體含量較高在10%左右，而采用ER316L絲材其含量較低約為4%；熔覆修復層顯微硬度與基材相當，熱影響區(qū)無軟化區(qū)存在；熔覆修復層的抗拉強度和延伸率最高值可達到基材的90%以上，在拉伸樣的斷口都有韌窩分布，斷裂形式為典型的韌性斷裂。綜合考慮成本及實踐效果等因素，ER308L金屬焊絲可選為316L不銹鋼基材的最佳修復絲材。
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