機械沖擊對高硬熔覆層裂紋控制的研究.pdf

1、隨著各類千瓦級激光器推向市場，激光熔覆有了高功率密度、高穩(wěn)定輸出的光源，成本相對降低，因此逐漸成為一種重要的再制造手段。由于激光熔覆過程中光源的高速移動、熔池的快速冷卻及溶質(zhì)冷卻受到的拉應(yīng)力等，使冷卻后的熔覆層內(nèi)部及表面有大量氣孔、裂紋等缺陷。由于高硬粉末涂層與基材熱物理參數(shù)差別大等因素，熔覆后形成的高硬涂層相比其它涂層，極易產(chǎn)生裂紋等缺陷。這些缺陷的存在，嚴(yán)重影響熔覆質(zhì)量，使涂層的結(jié)合性、使用壽命等大大降低。若裂紋擴展劇烈，甚至?xí)?dǎo)致

2、涂層脫落，工件斷裂，出現(xiàn)工業(yè)事故。因此目前對裂紋的控制問題成為激光熔覆領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵問題之一。
　　本文主要從理論分析、數(shù)值模擬及實驗分析三方面入手，來研究機械沖擊對高硬熔覆層的裂紋控制作用，具體內(nèi)容如下：
　　設(shè)計能夠?qū)す馊鄹策^程中的軸類工件進(jìn)行高頻沖擊的機械沖擊裝置，并分析其對熔覆層的作用，主要體現(xiàn)在兩方面，一方面對熔池的間接振動作用，使熔覆過程中熔池?zé)崃拷粨Q速度、溶液對流程度增加及枝晶臂破碎作用增強等，從而減少組

3、織成分偏析、枝晶粗大、晶間裂紋等現(xiàn)象的產(chǎn)生；另一方面，對已成型但仍處于高溫狀態(tài)下的凝固組織高頻擊打，其產(chǎn)生的壓應(yīng)變，使受到較大拉應(yīng)力的組織塑性得以延展，減少裂紋的產(chǎn)生。
　　通過理論分析，探究機械沖擊對熔池快速凝固過程的晶體形核率、生長速率及溶質(zhì)有效分配因數(shù)、溫度梯度等參數(shù)的影響，增強熔池對流、減小組織成分偏析，驗證了機械沖擊對熔覆層裂紋控制作用。
　　建立激光熔覆過程中加載機械沖擊的數(shù)值分析模型，對不同高硬涂層，在熔覆過程