倾斜基体上的激光熔覆层形貌研究

摘要

激光熔覆是一种新兴的表面改性和表面修复技术，在汽车工业、航空航天、装备制造等行业均有应用。目前很多研究都是基于激光头垂直于水平基体进行的，实际零件的形状较复杂，在修复时激光头可能会与零件产生干涉，导致修复过程无法进行。倾斜基体激光熔覆为此提供了一种解决方案。通过保持激光头垂直，将待修复表面倾斜，避免激光头与零件发生干涉。但是目前关于倾斜基体激光熔覆的研究却很少，理论体系不健全。因此倾斜基体激光熔覆的理论和试验研究尚需完善。
　　对倾斜基体上单道单层激光熔覆层的熔深进行了研究。利用米氏散射理论建立了在倾斜基体上激光熔覆时基体表面能量分布的理论模型，并通过试验对模型进行验证。设熔深与能量密度的峰值呈正比，熔深的偏移量与能量密度的偏移量相同，理论和试验得出的规律是一致的。对倾斜基体上单道单层激光熔覆层的熔覆层形状进行了研究。用两个椭圆的一部分来表征倾斜基体上熔覆层的形状，与实际情况相吻合。通过试验研究了基体倾斜角度与熔覆层形状（熔覆层的宽度、高度、面积和偏移量）之间的关系。
　　分析了在50°倾斜基体上进行激光熔覆时工艺参数（激光功率、送粉率和扫描速度）对熔深和偏移量的影响规律，以及对熔覆层形状和质量的影响规律。
　　对倾斜基体上多道单层激光熔覆层的熔覆层形貌进行了研究。对比倾斜基体上四种扫描方式来观察熔覆层形貌和表面质量的不同，四种扫描方式分别为沿x轴正方向、沿y轴正方向、沿y轴负方向以及在平面基体上扫描。并提出了扫描方式的选择依据。并基于上述研究，论述了沿x轴正向自下而上扫描、沿x轴正向自上而下扫描、沿y轴正向扫描和沿y轴负向扫描四种搭接方式的特点，为实际修复奠定基础。
　　利用倾斜基体激光熔覆的方法对预设零件进行修复。熔覆层的尺寸和表面质量满足要求。但是与待修复表面相邻和相对的表面会因为反射激光的作用而产生烧痕，反射的粉末会粘结在相邻和相对的表面上，对其表面质量和性能产生影响。因此在激光熔覆修复时需对其他表面采取保护措施。
　　理论和试验证明，用倾斜基体激光熔覆的方法对零件进行修复是可行的。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 激光熔覆技术

1.3 激光熔覆形貌的研究现状

1.4 倾斜基体激光熔覆技术

1.5 倾斜基体激光熔覆现存问题

1.6 课题研究内容

2 试验条件及相关理论

2.1 试验条件及试验方案

2.2 激光熔覆相关基础理论

2.3 本章小结

3 倾斜基体激光熔覆形貌研究

3.1 倾斜基体上熔深形状研究

3.2 倾斜基体上熔覆层形状研究

3.3 倾斜基体上熔覆层表面质量分析

3.4 本章小结

4 工艺参数对倾斜基体上熔覆层形貌的影响

4.1 工艺参数对倾斜基体上熔深形状的影响

4.2 工艺参数对倾斜基体上熔覆层形状的影响规律

4.3 本章小结

5 多道和多层激光熔覆层形貌研究

5.1 倾斜基体激光熔覆搭接率建模

5.2 单道单层熔覆不同扫描方向的比较

5.3 多道单层激光熔覆不同搭接形式的对比

5.4 多道多层激光熔覆实例研究与分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢