割草机刀片激光表面强化的研究
发布时间：2021-01-07 19:31
磨损是农业机械零件的主要失效形式之一。本课题围绕割草机刀片的抗磨损要求,开展激光表面强化提高刀片耐磨性的研究,对农业机械零件的抗磨损研究有实际意义和应用价值。本课题对经过淬火加中温回火、原始显微组织为回火托氏体、硬度为HRc42-47的65Mn刀片和试样,开展激光表面强化和激光熔覆合金表面硬化层两种激光表面强化研究。采用IS-5000QB激光器进行激光硬化处理,采用正交试验研究了激光表面强化工艺参数对硬化层和熔覆层显微组织和力学性能的影响,采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）等方法研究了激光熔覆合金硬化层和激光硬化层的组织结构、表面形貌和成分,采用显微硬度计和MMS-2A摩擦磨损试验机研究了耐磨损性能。正交试验方法研究表明,功率大小及扫描速度是影响激光硬化层组织和性能的显著因子,而影响激光熔覆层组织和性能的显著因子是功率大小及相邻轨迹间距。在IS-5000QB激光器下,激光硬化参数的最佳组合为：功率大小130W、扫描速度240mm/min、相邻轨迹间距0.5mm。刀片经过激光硬化后的表层显微组织为隐针马氏体,显微硬度为HV 756。激光熔覆合金硬化层表面强化采用镍基合金50%Ni...
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 农业机械的磨损机制
1.1.2 抗磨损表面强化研究现状与发展方向
1.2 本课题研究的内容及目标
1.2.1 研究内容
1.2.2 研究目标
1.2.3 拟解决的关键问题
1.2.4 特色及创新之处
1.3 本章小结
2 割草机刀片分析
2.1 割草机的作用与工作原理
2.2 刀片的运动及受力分析
2.3 刀片的失效分析
2.3.1 失效形式
2.3.2 失效原因
2.4 刀片的性能要求
2.5 基于刀片性能要求的选材及延寿途径
2.5.1 刀片的合理选材
2.5.2 热处理强化
2.5.3 耐磨涂层强化
2.6 本章小结
3 实验设备及结果表征方法
3.1 激光表面强化设备
3.1.1 激光熔覆设备的总体结构
3.1.2 激光器的工作原理与特点
3.1.3 主要技术性能及参数
3.2 试样性能表征
3.2.1 耐磨性测试
3.2.2 试样的要求与试验步骤
3.2.3 试样显微硬度测试
3.2.4 HV-1000硬度计的操作与主要参数
3.2.5 试样的处理与注意事项
3.3 金相组织观察及成分鉴定
3.3.1 金相试样的制备与组织观察
3.3.2 金相试样SEM观察及成分鉴定
3.4 本章小结
4 刀片的激光热处理强化
4.1 激光硬化的基本原理
4.2 刀片激光热处理工艺参数优化
4.2.1 试验材料与方法
4.2.2 显微硬度测试与数据分析
4.2.3 激光工艺参数对刀片显微硬度及变形的影响
4.3 激光热处理试样截面组织性能及硬度分析
4.4 本章小结
5 刀片的激光熔覆表面强化
5.1 熔覆层粉末成分的选择
5.1.1 自熔性合金粉末的选择
5.1.2 强化相的选择
5.1.3 （Ni35B）/WC/TiC复合涂层的结构设计
5.1.4 合金粉末的研磨
5.2 激光熔覆工艺参数范围确定
5.3 激光熔覆工艺参数优化
5.3.1 试验的材料
5.3.2 试验方法
5.3.3 试样的制备与检测
5.3.4 试验结果分析
5.4 熔覆试样截面方向上显微硬度的变化与组织结构
5.4.1 试样熔覆层-结合区-基体显微组织分析
5.4.2 试样截面上显微硬度变化
5.5 激光参数对显微组织影响
5.5.1 功率对组织熔覆层稀释率的影响
5.5.2 轨迹间距的影响
5.6 硬质相总含量和不同配比对组织性能及硬度影响的分析
5.6.1 熔覆试样制备
5.6.2 硬质相含量变化对组织性能及硬度的影响
5.6.3 不同硬质相配比对组织性能及硬度得影响
5.7 摩擦磨损试验分析
5.7.1 试样摩擦磨损失重量测量
5.7.2 熔覆试样摩擦系数的测定
5.7.3 磨损试样表面形貌观察与磨损机理分析
5.8 本章小结
6 激光强化工艺在割草机刀片上的应用
6.1 割草机刀片的镍基合金熔覆层的制备
6.2 刀片三种不同强化方法的综合比较
6.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]小型电激励连续波DF化学激光器的实验研究[J]. 房晓婷,袁圣付,华卫红,闫宝珠. 强激光与粒子束. 2015(11)
[2]金属材料磨损失效及防护探讨[J]. 贾承谧. 中国包装工业. 2015(06)
[3]农机用65Mn钢预热处理后激光强化组织及性能[J]. 黄永俊,张国忠. 农业工程学报. 2015(01)
[4]注塑模具磨破损区域激光修复技术研究[J]. 张德强,程杰,李金华,高奇. 机械设计与制造. 2014(08)
[5]识别和解决八种常见的刀片失效模式[J]. Don Graham. 世界制造技术与装备市场. 2014(03)
[6]农业机械的技术保养应该落实到实处[J]. 王明军. 农民致富之友. 2014(08)
[7]铝合金喷涂Ni60涂层的耐磨性研究[J]. 韩付会,昌霞,张小彬,黄伟九. 电镀与环保. 2014(02)
[8]浅谈机械制造中金属的热处理工艺[J]. 张世阳. 企业技术开发. 2014(09)
[9]机械零件的失效形式、设计准则、设计步骤及标准化研究[J]. 宁长亭. 科技致富向导. 2013(32)
[10]低合金铸钢耐磨性的试验研究[J]. 梁雪一,刘德义,刘世程,任瑞铭. 热加工工艺. 2013(14)
博士论文
[1]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[2]金属—陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究[D]. 朱流.浙江大学 2006
[3]改善焊接结构疲劳性能的等离子喷涂法研究[D]. 张中平.天津大学 2006
[4]激光熔覆高速线材轧辊熔覆层开裂问题的研究[D]. 陆伟.北京工业大学 2006
硕士论文
[1]电阻焊专用管焊接区选择性腐蚀机理[D]. 郑姣.西安石油大学 2015
[2]轮轨材料激光溶覆Fe基合金涂层的微观组织与磨损性能研究[D]. 付志凯.西南交通大学 2015
[3]Yb:YAG强化Cr,Yb:YAG自调Q微片激光器性能研究[D]. 程莹.厦门大学 2014
[4]新型Bi-S层超导体的合成与探索及K0.8Fe1.75Se2的Fe位掺杂机理探索[D]. 孙章鳌.合肥工业大学 2014
[5]P20模具钢的双层回火激光熔覆修复技术研究[D]. 刘京.上海交通大学 2013
[6]45钢表面激光熔覆镍基复合涂层的组织与性能研究[D]. 张忠.昆明理工大学 2012
[7]模具钢表面熔覆SiC涂层制备工艺及耐磨性研究[D]. 焦少彬.湘潭大学 2012
[8]Cr4Mo4V轴承钢离子注入Ti-N层的工艺优化及其耐磨性研究[D]. 王中禹.哈尔滨工程大学 2012
[9]大功率激光切割不锈钢板关键工艺参数研究[D]. 秦丰栋.重庆理工大学 2012
[10]5CrMnMo钢及其堆焊材料激光强化层高温性能的研究[D]. 杨义忠.清华大学 2011
本文编号：2963114
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 农业机械的磨损机制
1.1.2 抗磨损表面强化研究现状与发展方向
1.2 本课题研究的内容及目标
1.2.1 研究内容
1.2.2 研究目标
1.2.3 拟解决的关键问题
1.2.4 特色及创新之处
1.3 本章小结
2 割草机刀片分析
2.1 割草机的作用与工作原理
2.2 刀片的运动及受力分析
2.3 刀片的失效分析
2.3.1 失效形式
2.3.2 失效原因
2.4 刀片的性能要求
2.5 基于刀片性能要求的选材及延寿途径
2.5.1 刀片的合理选材
2.5.2 热处理强化
2.5.3 耐磨涂层强化
2.6 本章小结
3 实验设备及结果表征方法
3.1 激光表面强化设备
3.1.1 激光熔覆设备的总体结构
3.1.2 激光器的工作原理与特点
3.1.3 主要技术性能及参数
3.2 试样性能表征
3.2.1 耐磨性测试
3.2.2 试样的要求与试验步骤
3.2.3 试样显微硬度测试
3.2.4 HV-1000硬度计的操作与主要参数
3.2.5 试样的处理与注意事项
3.3 金相组织观察及成分鉴定
3.3.1 金相试样的制备与组织观察
3.3.2 金相试样SEM观察及成分鉴定
3.4 本章小结
4 刀片的激光热处理强化
4.1 激光硬化的基本原理
4.2 刀片激光热处理工艺参数优化
4.2.1 试验材料与方法
4.2.2 显微硬度测试与数据分析
4.2.3 激光工艺参数对刀片显微硬度及变形的影响
4.3 激光热处理试样截面组织性能及硬度分析
4.4 本章小结
5 刀片的激光熔覆表面强化
5.1 熔覆层粉末成分的选择
5.1.1 自熔性合金粉末的选择
5.1.2 强化相的选择
5.1.3 （Ni35B）/WC/TiC复合涂层的结构设计
5.1.4 合金粉末的研磨
5.2 激光熔覆工艺参数范围确定
5.3 激光熔覆工艺参数优化
5.3.1 试验的材料
5.3.2 试验方法
5.3.3 试样的制备与检测
5.3.4 试验结果分析
5.4 熔覆试样截面方向上显微硬度的变化与组织结构
5.4.1 试样熔覆层-结合区-基体显微组织分析
5.4.2 试样截面上显微硬度变化
5.5 激光参数对显微组织影响
5.5.1 功率对组织熔覆层稀释率的影响
5.5.2 轨迹间距的影响
5.6 硬质相总含量和不同配比对组织性能及硬度影响的分析
5.6.1 熔覆试样制备
5.6.2 硬质相含量变化对组织性能及硬度的影响
5.6.3 不同硬质相配比对组织性能及硬度得影响
5.7 摩擦磨损试验分析
5.7.1 试样摩擦磨损失重量测量
5.7.2 熔覆试样摩擦系数的测定
5.7.3 磨损试样表面形貌观察与磨损机理分析
5.8 本章小结
6 激光强化工艺在割草机刀片上的应用
6.1 割草机刀片的镍基合金熔覆层的制备
6.2 刀片三种不同强化方法的综合比较
6.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]小型电激励连续波DF化学激光器的实验研究[J]. 房晓婷,袁圣付,华卫红,闫宝珠. 强激光与粒子束. 2015(11)
[2]金属材料磨损失效及防护探讨[J]. 贾承谧. 中国包装工业. 2015(06)
[3]农机用65Mn钢预热处理后激光强化组织及性能[J]. 黄永俊,张国忠. 农业工程学报. 2015(01)
[4]注塑模具磨破损区域激光修复技术研究[J]. 张德强,程杰,李金华,高奇. 机械设计与制造. 2014(08)
[5]识别和解决八种常见的刀片失效模式[J]. Don Graham. 世界制造技术与装备市场. 2014(03)
[6]农业机械的技术保养应该落实到实处[J]. 王明军. 农民致富之友. 2014(08)
[7]铝合金喷涂Ni60涂层的耐磨性研究[J]. 韩付会,昌霞,张小彬,黄伟九. 电镀与环保. 2014(02)
[8]浅谈机械制造中金属的热处理工艺[J]. 张世阳. 企业技术开发. 2014(09)
[9]机械零件的失效形式、设计准则、设计步骤及标准化研究[J]. 宁长亭. 科技致富向导. 2013(32)
[10]低合金铸钢耐磨性的试验研究[J]. 梁雪一,刘德义,刘世程,任瑞铭. 热加工工艺. 2013(14)
博士论文
[1]激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D]. 黄凤晓.吉林大学 2011
[2]金属—陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究[D]. 朱流.浙江大学 2006
[3]改善焊接结构疲劳性能的等离子喷涂法研究[D]. 张中平.天津大学 2006
[4]激光熔覆高速线材轧辊熔覆层开裂问题的研究[D]. 陆伟.北京工业大学 2006
硕士论文
[1]电阻焊专用管焊接区选择性腐蚀机理[D]. 郑姣.西安石油大学 2015
[2]轮轨材料激光溶覆Fe基合金涂层的微观组织与磨损性能研究[D]. 付志凯.西南交通大学 2015
[3]Yb:YAG强化Cr,Yb:YAG自调Q微片激光器性能研究[D]. 程莹.厦门大学 2014
[4]新型Bi-S层超导体的合成与探索及K0.8Fe1.75Se2的Fe位掺杂机理探索[D]. 孙章鳌.合肥工业大学 2014
[5]P20模具钢的双层回火激光熔覆修复技术研究[D]. 刘京.上海交通大学 2013
[6]45钢表面激光熔覆镍基复合涂层的组织与性能研究[D]. 张忠.昆明理工大学 2012
[7]模具钢表面熔覆SiC涂层制备工艺及耐磨性研究[D]. 焦少彬.湘潭大学 2012
[8]Cr4Mo4V轴承钢离子注入Ti-N层的工艺优化及其耐磨性研究[D]. 王中禹.哈尔滨工程大学 2012
[9]大功率激光切割不锈钢板关键工艺参数研究[D]. 秦丰栋.重庆理工大学 2012
[10]5CrMnMo钢及其堆焊材料激光强化层高温性能的研究[D]. 杨义忠.清华大学 2011
本文编号：2963114
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