激光銑削對激光熔覆成形件的整形機理和試驗研究.pdf

1、激光熔覆成形過程中，熔覆層表面易出現(xiàn)粉末粘結(jié)、節(jié)點凹凸不平等問題，導(dǎo)致熔覆件表面精度較差。為改善熔覆件表面質(zhì)量，引入激光銑削技術(shù)，將“增材”與“減材”相結(jié)合，實現(xiàn)激光復(fù)合成形。本文針對Fe313激光熔覆件的整形，進行激光銑削的研究和探索，主要內(nèi)容如下：
　?。?）分析激光束與材料相互作用的機理，建立粗糙度的數(shù)學(xué)模型，計算激光去除熔覆層材料的閾值。同時，針對熔覆層表面不平整的缺陷，從單點、單道熔池模型入手，探究激光銑削過程中熔液流動

2、改善熔覆層表面不平整的模型。
　　（2）采用脈沖激光對Fe313熔覆件進行銑削試驗，在單點燒蝕試驗中，探究激光束的平均功率、脈寬、離焦量、重復(fù)頻率對凹坑直徑變化的基本規(guī)律；在單道銑削試驗中，分析點間距對單道銑削粗糙度的影響；在單層銑削試驗中，研究平均功率、脈寬、重復(fù)頻率對激光熔覆層表面局部粗糙度，及整體平整度的影響規(guī)律。進一步通過建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對熔覆層的表面質(zhì)量進行預(yù)測，為實現(xiàn)閉環(huán)控制提供基礎(chǔ)。同時，通過正交試驗極差分析和方差分

3、析的方法，探究各激光工藝參數(shù)影響熔覆層表面質(zhì)量的權(quán)重，得出對于熔覆層的局部粗糙度，點間距的影響最大且高度顯著，其次為平均功率；對于整體平整度，平均功率影響最大且顯著，其次為脈寬。
　?。?）利用 ANSYS軟件，建立激光銑削熔覆層時的溫度場模型，對移動激光熱源輻照下熔覆層的溫度場進行了數(shù)值模擬和分析，得到了不同激光工藝參數(shù)下的溫度場的變化規(guī)律，將模擬結(jié)果的熔融深度、寬度與實際測量的熔融深度、寬度作對比，基本一致。
　　（4）

4、對于光潔的整形表面，激光束有重熔硬化作用，重熔后組織呈晶粒細(xì)化的現(xiàn)象，且隨著激光功率的增加，細(xì)化區(qū)域的深度加深；脈寬對細(xì)化區(qū)域的深度影響不明顯。隨著平均功率的增大，熔覆層表層的硬度先增大后減小，其硬度強化區(qū)域增大。激光束能量偏高及偏低時，熔覆層損傷，不同程度促使晶粒增長。同時，通過能譜分析發(fā)現(xiàn)，激光的銑削作用使熔覆層的元素組成發(fā)生區(qū)域性的變化。
　　以上研究表明，利用激光銑削對熔覆成形件具有短流程、低成本的整形效果，與現(xiàn)有的激光熔