【摘 要】
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随着科学技术的不断进步,在制造技术领域,许多新技术不断涌现,制造技术也发生了极大的变化。近年来,增材制造越来越成为国内外研究的热点,激光熔覆成形是增材制造的一种,备受国内外关注。激光熔覆技术是一种利用激光为热源对合金粉末进行熔化,当激光热源移走之后,熔化的合金粉末快速凝固,通过水平与竖直搭接以及路径规划从而对废旧零件再制造与结构件的激光熔覆成形的技术。本文基于RCF104铁基合金粉末材料,首先简单
【基金项目】
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国家工信部绿色系统集成重大专项:机床绿色再制造关键技术及应用示范（项目编号:No.201675514），经费来源:国家工信部,起止年月:2017年8月~2019年12月
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随着科学技术的不断进步,在制造技术领域,许多新技术不断涌现,制造技术也发生了极大的变化。近年来,增材制造越来越成为国内外研究的热点,激光熔覆成形是增材制造的一种,备受国内外关注。激光熔覆技术是一种利用激光为热源对合金粉末进行熔化,当激光热源移走之后,熔化的合金粉末快速凝固,通过水平与竖直搭接以及路径规划从而对废旧零件再制造与结构件的激光熔覆成形的技术。本文基于RCF104铁基合金粉末材料,首先简单介绍了实验设备、粉末材料及基体材料、激光与基体及粉末材料的相互作用;然后进行了单道温度场的仿真研究,进行了单道工艺参数的优化、水平搭接率、竖直搭接率的优化,对组织进行了分析并进行了性能测试实验,最后进行了结构件的激光熔覆成形研究。主要研究内容如下:（1）单道激光熔覆温度场仿真。在激光功率380W、扫描速度6mm/s、激光束半径0.6mm条件下,用ANSYS软件进行单道激光熔覆温度场仿真,分析了不同载荷步时的温度场分布情况,在同一时刻,沿熔道方向与垂直于熔道方向的温度变化曲线。研究了激光功率、扫描速度、激光束半径对温度场分布的影响,为工艺参数选择起指导作用。（2）单因素试验、正交试验选取最优工艺参数以及水平、竖直搭接率的优化。进行激光功率、送粉量、扫描速度、离焦量的单因素试验,研究这些因素对单道熔道几何参数的影响,为正交试验选取参数范围区间;通过极差方差研究了工艺参数对横截面熔道几何尺寸的影响大小,通过综合分析法选取最优工艺参数。根据等体积原理,建立水平、竖直搭接率模型;进行搭接率实验选出较优的搭接率值。（3）熔覆层的组织性能研究。分析了最优工艺参数下单道熔覆层、单层多道熔覆层、三层多道熔覆层的组织;使用MH-6硬度计检测了单道熔覆层水平与竖直方向的硬度并计算了硬度均值,检测了三层多道底层、中层、顶层的硬度,底层与中层搭接区的硬度,顶部到底部搭接区与非搭接区的硬度;进行了单层多道、双层多道、三层多道及基体材料耐磨性实验。以三层多道熔覆层为试样进行了熔覆层的EDS能谱分析,分析了主要元素在不同位置处的分布情况;对激光熔覆过程中产生的缺陷进行了分析并提出改进措施。（4）结构件的成形研究。进行了圆环薄壁件与倾斜薄壁件的激光熔覆成形,优化了圆环薄壁件成形的路径,分析了同向变起点与反向变起点对圆环内外径的影响;建立倾斜薄壁件堆积模型与最大倾斜能力模型,进行了成形实验,并进行了倾斜角的测量,结果表明,成形质量良好,倾角误差较小。
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