发动机曲轴激光熔覆再制造工艺研究

发布时间：2017-03-21 21:07

  本文关键词：发动机曲轴激光熔覆再制造工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：发动机曲轴在长期运转过程中,轴颈部位会产生磨损和裂纹等损伤问题,通过再制造修复损伤部位不仅能够节约成本,而且可以提高资源利用率。激光熔覆作为再制造修复的主要技术之一,具有基体变形小、界面结合强度高等优点。为实现发动机曲轴的激光熔覆再制造修复,本文以发动机曲轴为研究对象,以曲轴激光熔覆再制造修复为研究目标,研究激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆层性能的影响,确定发动机曲轴激光熔覆最佳工艺参数；根据曲轴连杆轴颈的运动轨迹,推导出激光束的运动轨迹,并围绕曲轴激光熔覆试验展开研究。本文的主要研究内容及结论如下： (1)利用不同粉末进行曲轴基体材料45钢样板的激光熔覆试验,观察熔覆层的宏观形貌,测试粉末和基体材料的线膨胀系数,确定适用于曲轴基体材料的熔覆粉末。 (2)在曲轴材料45钢样板表面制备单层多道铁基激光熔覆层,研究激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆层性能的影响,利用SEM和显微硬度计进行熔覆层金相组织观察和硬度测试,并分析激光功率和扫描速度对激光熔覆层显微组织和硬度变化的影响。试验结果表明,随着扫描速度增大,熔覆层组织变细密,熔覆层硬度先升高后又略微降低；随着激光功率增大,熔覆层组织变粗大,硬度略微降低。在42CrMoA表面制备多道多层激光熔覆层,观察熔覆层组织,并对熔覆层进行性能测试。 (3)将曲轴水平固定在无偏心装置的机床上,研究曲轴表面激光熔覆工艺,提出在曲轴表面获得均匀熔覆层应满足的条件,并基于这些条件建立激光束与连杆轴颈的运动轨迹和相对运行速度的计算模型。 (4)测量曲轴表面渗氮层深度并进行显微组织观察；通过对比有渗氮层和无渗氮层的轴颈表面激光熔覆层,分析渗氮层对熔覆层组织的影响；根据激光熔覆过程中曲轴连杆轴颈和激光束的运动轨迹及相对运行速度计算模型,对曲轴连杆轴颈进行实际熔覆试验,验证计算模型的准确性。
【关键词】：激光熔覆 曲轴 工艺参数 运动控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG665;TK406
【目录】：

• 目录5-8
• Contents8-11
• 摘要11-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 激光熔覆技术简介15-16
• 1.2.1 激光熔覆技术特点15-16
• 1.2.2 激光器16
• 1.2.3 送粉器16
• 1.3 激光熔覆再制造技术研究现状16-20
• 1.3.1 熔覆粉末研究现状16-17
• 1.3.2 熔覆层质量研究现状17-18
• 1.3.3 激光熔覆技术的工程应用现状18-20
• 1.4 激光熔覆技术在曲轴再制造中的研究现状20-22
• 1.5 论文研究任务的提出及研究意义22
• 1.6 论文的研究内容与框架22-26
• 第2章 激光熔覆设备及熔覆粉末优选26-38
• 2.1 试验设备及测试方法26-28
• 2.1.1 CO_2激光器26-27
• 2.1.2 激光熔覆前处理27
• 2.1.3 熔覆层组织分析27
• 2.1.4 熔覆层性能测试27-28
• 2.2 与曲轴材料相匹配的粉末优选28-36
• 2.2.1 粉末与基体的匹配准则29-30
• 2.2.2 不同粉末的激光熔覆试验设计30-31
• 2.2.3 熔覆层的宏观形貌31-34
• 2.2.4 熔覆层裂纹产生的原因及控制措施34-35
• 2.2.5 粉末的优选35
• 2.2.6 粉末与基体热膨胀系数的测量35-36
• 2.3 本章小结36-38
• 第3章 曲轴材料的激光熔覆工艺参数优选38-50
• 3.1 45 钢表面单层多道激光熔覆38-45
• 3.1.1 试验设计38-39
• 3.1.2 工艺参数对熔覆层性能的影响39-45
• 3.1.3 工艺参数优选45
• 3.2 42CrMoA表面多层多道激光熔覆45-49
• 3.2.1 试验设计45-47
• 3.2.2 熔覆层性能分析47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 激光熔覆曲轴连杆轴颈运动控制研究50-56
• 4.1 激光熔覆过程理论分析50-51
• 4.1.1 实现熔覆层均匀性的基本方法50
• 4.1.2 实现熔覆层均匀性的关键控制参数50-51
• 4.2 激光熔覆过程中拟用的实施方案51
• 4.3 激光熔覆过程运动轨迹的数学推导51-55
• 4.3.1 曲轴连杆轴颈与激光束的起始位置51-52
• 4.3.2 激光束的运动轨迹及相对速度计算52-53
• 4.3.3 速度不匹配对熔覆层形貌的影响53-54
• 4.3.4 轨迹不匹配对轴颈熔覆层的影响54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 曲轴连杆轴颈表面激光熔覆试验56-66
• 5.1 轴颈表面渗氮层深度测定56-59
• 5.1.1 试样的制备57
• 5.1.2 渗氮层深度分析57-59
• 5.2 有无渗氮层轴颈表面激光熔覆试验59-61
• 5.2.1 试验设计59-60
• 5.2.2 熔覆层显微组织60-61
• 5.3 曲轴激光熔覆的操作规程61-64
• 5.3.1 装夹和调试62
• 5.3.2 激光熔覆参数选定62
• 5.3.3 数控编程62-63
• 5.3.4 激光熔覆曲轴轴颈63
• 5.3.5 异常情况处理63-64
• 5.4 曲轴连杆轴颈激光熔覆试验研究64-65
• 5.4.1 试验材料64
• 5.4.2 试验方法64-65
• 5.4.3 熔覆层形貌65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-74
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目74-76
• 发表论文74
• 参加的科研项目74-76
• 致谢76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

【参考文献】

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本文编号：260290