本文研究了吹粉激光熔覆(一种定向能量沉积技术)中的粉末收集效率。对标准的“逐道重叠”熔覆(“ AAA ”熔覆)和“ ABA ”熔覆进行了比较,其中初始一组间距较大的轨道(“ A ”轨道)之间留下的间隙由后续的“ B ”轨道填充。在这两种技术中,熔池表面是熔覆粉末的收集区域,并且该池的形状会受到多种参数的影响,包括熔覆速度、轨道间距和熔覆技术类型。这里给出的结果来自于对加工过程中拍摄的高速视频和所得熔覆轨道的横截面的分析。结果表明,AAA 熔覆中的第一个轨道与后续轨道具有不同的熔池形状,并且后续轨道熔池的不对称导致粉末收集效率降低。与此相反,“B”轨道熔池与其相邻的“A”轨道之间的几何形状可提高粉末收集效率。
摘要:轴类零件由于长期在恶劣环境下运行,很多关键零部件遭受腐蚀、磨损等问题,导致零件失效,无法继续服役,对失效零部件进行修复,提高其使用寿命势在必行。设计正交试验方案,基于ANSYS仿真平台,对4140合金结构钢激光熔覆Inconel 718合金粉末过程进行数值模拟,根据热平衡原理推导熔覆层厚度关系方程,建立有限元模型,耦合温度场、应力场和流体场3个模块,并通过不同模块分析,实现对激光熔覆不同过程的监控。最优熔覆参数为激光功率1000 W、扫描速度15 rad/s、光斑半径1.5 mm,热应力最大值为696 Mpa,残余应力最小值为281 Mpa,三因素对热应力最大值的影响程度为:激光功率>光斑半径>扫描速度。熔池在熔化过程中出现熔化“尖角”现象,内部呈现双涡流效应,最大流速为0.02 m/s。由于驱动力不同,凝固过程各个阶段呈现不同的形态。本文对激光熔覆过程进行了多场耦合数值模拟,获得了熔覆层残余应力较低的最优熔覆参数。熔化过程中熔池逐渐长大、扩大,但激光加载时间有限,熔池尺寸和形状最终固定,且熔池内部存在从中心向截面两侧流动的涡流,形成双涡流效应。凝固分为四个阶段,完成熔池液相向固相的转变,形成熔覆层。采用多场耦合数值模拟技术对熔覆层的温度场、应力场和流场进行分析,为后续激光熔覆实验提供熔覆层残余应力、表面质量的理论依据。
摘要:激光熔覆提供了先进的表面处理能力,可提高部件的性能。然而,其有效性经常受到熔覆过程中热裂纹形成的挑战。本研究重点研究了通过激光熔覆应用于 304LN 不锈钢的新型钴基合金 (K688) 涂层中热裂纹的形成机理和抑制方法。结果表明,热裂纹的形成受液膜稳定性、应力集中和沉淀相的影响。大多数热裂纹出现在 25 ◦ –45 ◦ 大角度晶界 (HAGB) 处,因为这些晶界具有高能量,可稳定液膜。与高斯光束相比,平顶光束可产生具有较低温度梯度和更缓和的流体流动的熔池,从而降低涂层内的热应力和裂纹敏感的大角度晶界 (S-HAGB) 的比例。最后,通过使用平顶激光束优化工艺参数,可显著抑制裂纹形成。这些发现为实现异种材料的高质量激光熔覆提供了技术基础,为优化工艺参数以防止热裂纹的形成提供了见解。
Inconel 738 是一种镍基高温合金,由于具有抗疲劳、高屈服强度、耐腐蚀和热稳定性等优异性能,主要用于航空航天 [ 1-4 ] 和石油工业 [ 5 ] [ 6 ]。Inconel 738 高温合金的力学性能取决于微观结构参数,例如金属间化合物 γ ′ 相 (Ni 3 (Al, Ti)) 的体积分数以及 γ ′ 颗粒的尺寸、分布和形状[ 7-9 ]。然而,燃气轮机的发展导致使用温度越来越高,并且经常出现腐蚀问题 [ 1 , 2 ]。已经对不同的涂层进行了评估以增强腐蚀性能;例如,用于高温应用的涂层包括扩散和热障涂层 [ 10 ]。 Inconel 625 因含有高含量的铬、镍和钼 [11-13],保证了出色的耐腐蚀和抗氧化性能,被广泛用作腐蚀环境的涂层材料 [14]。Inconel 625 也是海洋环境和切削刀具的良好涂层 [15]。因此,可以预见,使用抗氧化涂层(如 Inconel 625)可以防止燃气轮机敏感部件受到严重损坏 [16]。在本研究中,通过横向激光熔覆在 Inconel 738 基材上涂覆了 Inconel 625 镍基高温合金。目前,有多种表面涂层方法可供选择,如机械法[17]、化学法[18-21]、溶胶-凝胶法[22]、氧化法[23,24]、渗碳法[25]、离子注入法[26,27]、热法[28,29]和熔覆法[30]。激光熔覆(LC)是一种先进的表面改性技术[31,32],常用于工业应用,例如
本研究将马氏体时效钢上激光熔覆的 Nitronic 60 涂层与锻造的 Nitronic 60 合金的摩擦学和机械行为进行了比较。使用激光定向能量沉积沉积了多层 Nitronic 60 涂层,并表征了其微观结构、孔隙率和显微硬度。激光熔覆的 Nitronic 60 涂层区域的显微硬度在 270-300 HV 之间,而锻造形式的显微硬度为 230 HV。在室温和高温下进行了机油润滑条件下的受控摩擦学试验。与锻造的 Nitronic 合金相比,激光熔覆的 Nitronic 涂层在室温下表现出较差的耐磨性,但在高温下表现出较高的耐磨性。在两种温度下进行磨损试验后,在激光熔覆涂层上观察到严重的塑性变形和断裂。根据磨损轨迹的形态和成分表征研究了磨损机制。
用高科技合金制造结构件的成本很高,因此,缺陷或磨损的修复对工业生产来说是一项重要的资产[1]。在众多新技术中,激光熔覆(又称直接能量沉积)正处于新兴领先地位。与其他修复工艺相比,熔覆中的能量输入是空间局部的,受热影响区较小[2–4]。在激光熔覆修复的部件中,基材和熔覆区之间会形成一个具有微观结构梯度的界面。它决定了修复部件的内聚力和寿命[5, 6]。工艺参数和部件的具体几何形状共同控制着热输入、熔池形状、空间温度梯度和冷却速度,而这些因素决定着材料的微观结构。材料体积可以经过多次凝固-再熔化循环,打印上述各层,具体取决于熔池深度和形状,熔池深度和形状可能非常复杂,正如 Biegler 等人在 [7] 中通过实验展示的那样。材料随后也会经历退火,因为部件一直处于高温下,直到工艺结束 [8, 9]。
1 西安大学陕西省表面工程与再制造重点实验室,西安 710065 2 西安大学西安植入器械原型与优化重点实验室,西安 710065 3 西安交通大学材料力学行为国家重点实验室,西安 710049 * 电子邮件;liumingxia1121@163.com 收稿日期:2022 年 1 月 6 日/接受日期:2022 年 2 月 22 日/发表日期:2022 年 4 月 5 日 采用超高速激光熔覆-随后的激光重熔(EHLA-LR)在 2Cr13 钢基体上制备镍基涂层。详细研究了激光重熔(LR)处理对超高速激光熔覆(EHLA)涂层的形貌、微观组织、残余应力和耐腐蚀性能的影响。结果表明:EHLA-LR一体化工艺可使涂层表面粗糙度降低86%、表面致密性提高、表面平整度得到优化。EHLA-LR涂层近表面枝晶间距减小,晶粒细化,经LR处理后涂层物相变化不大。结果表明:涂层残余压应力基本保持不变,但经LR处理后残余压应力略有降低。此外,由于LR工艺提高了涂层表面致密性、细化了晶粒,EHLA-LR涂层的耐腐蚀性能优于EHLA涂层。关键词:超高速激光熔覆;激光重熔;微观组织;晶粒细化;残余应力;耐腐蚀性能
• 更换零件、维修 – 利用新技术制造零件 – 节省资金 – 提供有效的解决方案 – 示例:• 制造 • 快速成型 • 逆向工程(电路板、陀螺仪) • 3D 打印 • 激光熔覆
TAFA® 1264 粉末进料器是一种开环加压装置,专为热喷涂应用而设计,但也非常适合激光熔覆和增材制造。TAFA® 1264 进料器经济实惠、操作简单且几乎不需要维护。其经过验证的设计已成为工业环境中热喷涂粉末进料的标准,可提供无与伦比的粉末输送精度和可重复性。最近的设计改进进一步提高了 TAFA® 1264 进料器的一致性以及与等离子系统(如 TAFA® 3710、TAFA® 6600XL、TAFA® 7700AP UPC、TAFA® 7780 UPCC 和 TAFA® 7700PJ PlazJet II 系统)的兼容性。
在金属增材制造技术中,涉及金属沉积的技术,包括激光熔覆/直接能量沉积(DED,带粉末送料)或线材和电弧增材制造(WAAM,带线材送料),具有几个吸引人的特点。例如,可以提到高质量效率(LMD 为 50-80%,WAAM 为 100%)、大构建速率(超过 100 cm 3 / h)、具有有限孔隙度的良好微观结构以及构建梯度或多材料的能力。尽管相应的工艺已经开发了相当长一段时间,但对各种主题的研究工作仍然有很大的需求,例如新型或梯度材料的沉积、后处理和沉积材料的磨损行为。当前的特刊包括六篇文章,旨在介绍针对所有这些方面的最新原创研究,重点关注涂层而不是 3D 结构。