高端刀具光纖激光熔敷設備及工藝研究.pdf

1、刀具尤其高端刀具失效的最主要原因之一是刀刃刃口部位的磨損和開裂，因此，提高其刃口部位的硬度和耐磨性是延長高端刀具使用壽命的關鍵。相對于等離子噴焊、硬質合金表面堆焊等表面強化處理技術，激光熔敷強化這一新興的技術具有高效、穩(wěn)定、污染小、熱影響區(qū)小等無與倫比得天獨厚的優(yōu)點。
　　本研究集成了光纖激光熔敷工作平臺，該系統(tǒng)由IPG fiber laser、激光熔敷頭和冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、KUKA工業(yè)機器人和輔助設備等組成。該平臺以KUKA

2、Robot和IPG fiber laser為核心，能實現(xiàn)高端刀具刀刃同軸送粉熔敷，具有高效穩(wěn)定、高度柔性化的特點。
　　采用所集成熔敷系統(tǒng)對430不銹鋼高端刀具刀刃熔敷 Ni35-WC硬質合金層。研究了不同熔敷工藝對熔敷層單次單道熔敷厚度、顯微硬度和微觀組織結構的影響。結果表明：激光功率在1600W范圍內，激光功率越大，單次單道熔敷層厚度越大；載粉氬氣流量增大，單次單道熔敷層厚度先增加后減??；熔敷速度增加，單次單道熔敷層厚度減小。

3、當激光功率P=1600W，熔敷速度V=180mm·min-1，載粉氬氣流量Q=4L·min-1，離焦量f=15mm，保護氣體Ar壓力為0.06MPa時，獲得最理想的熔敷效果。單次單道最大熔敷層厚度可達2.5mm，表面無裂紋，可以達到刀具開刃的理想厚度。熔敷層組織為細針狀馬氏體伴有少量殘留奧氏體，碳化鉻碳化物硬質相以及 WC顆粒均勻的分布在熔敷層組織中。在最佳工藝參數(shù)下得到刀刃熔敷層平均顯微硬度達到 HV0.2850MPa，是基體的2倍以

4、上；熔敷層的平均靜摩擦系數(shù)μ在0.245~0.290之間，具有良好的減摩耐磨性能；電化學腐蝕試驗結果表明Ni35-WC合金熔敷層在腐蝕介質中易發(fā)生鈍化，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
　　上述結果表明，采用激光熔敷Ni35-WC硬質合金粉末可以實現(xiàn)高端刀具刀刃的強化工作，顯著改善高端刀具刀刃部位的硬度和耐磨性，以達到延長刀具的使用壽命的目的。從企業(yè)實際的批量化生產角度來考慮，高端刀具的刀身和刀柄可以采用成本低的普通不銹鋼材質，而僅在刃部熔