光纖激光直接快速成型3l6L不銹鋼精密零件研究

材料為,aisi440c為美國牌號,其熱處理是通過下述步驟及技術(shù)方案得以解決:(1)將工件放入淬火爐中預(yù)熱至150℃;(2)在淬火爐中分二級加熱至淬火溫度1035℃并保溫;(3)將工件出爐風(fēng)冷淬火至65℃;(4)將工件兩次入回火爐530℃保溫回火,出爐空冷.本工藝方法能可靠地保證其淬透性和精確地控制材料內(nèi)部晶粒細(xì)化、組織均勻穩(wěn)定,較少的殘余奧氏體,使零件耐磨性好、壽命長、可靠性高、尺寸穩(wěn)定,達(dá)到精密零件的使用要求.

基于激光熔覆的金屬材料直接快速成形技術(shù)是目前快速成形領(lǐng)域的研究熱點,本文系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外激光熔覆直接快速制造技術(shù)成形材料和零件的最新研究進(jìn)展。研究表明,激光熔覆直接快速成形的金屬零件的力學(xué)性能與常規(guī)加工方法制造出的零件相當(dāng),可以滿足直接使用要求,具有廣闊的發(fā)展前景。

本文利用激光直接制造技術(shù)(dlf-directlaserfaberication),從軟件控制的角度,論述了功能梯度材料零件激光加工的總體思路和實現(xiàn)方法。說明了一維功能梯度材料零件中的平面和曲面的掃描路徑規(guī)劃方法的不同之處;一維和二維功能梯度材料零件加工實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù),例如一維功能梯度材料零件的不同材料含量隨層數(shù)變化的計算方法,二維梯度材料的切片層厚計算方法等等。

研究了一種新型的制備金屬多孔結(jié)構(gòu)技術(shù)—選區(qū)激光燒結(jié),著重說明該技術(shù)的基本原理和工藝過程,并利用此制備技術(shù)對316l不銹鋼粉末進(jìn)行了激光燒結(jié)制備多孔材料的實驗研究。利用sem分析了316l不銹鋼多孔試樣的微觀孔隙特征,并測定其孔隙率。結(jié)果表明,在較高的掃描速率下可獲得孔徑分布均勻、孔隙貫通性良好的多孔結(jié)構(gòu);隨掃描速率逐漸提高,試樣孔隙率和彈性模量呈上升趨勢。

為了提高選區(qū)激光熔化直接成型非水平懸垂面的能力,通過實驗研究了影響懸垂面極限成型角度的工藝因素.實驗使用316l不銹鋼粉末,設(shè)計了不同傾斜角度的懸垂平面模型和懸垂曲面模型.結(jié)果表明:提高預(yù)置粉末密度可以提高懸垂面成型的極限角度;在25μm的成型厚度下,激光掃描能量輸入在0.15～0.2j/mm時懸垂面成型精度最高,懸垂面翹曲最小,成型完整懸垂表面的傾斜角度達(dá)到30°.最后,通過成型帶有懸垂結(jié)構(gòu)的個性化零件對研究結(jié)果進(jìn)行驗證.成型件懸垂結(jié)構(gòu)在成型方向和水平方面上的尺寸精度分別達(dá)到0.1mm以下和0.01mm.本研究從工藝和設(shè)計的角度為選區(qū)激光熔化技術(shù)直接成型非水平懸垂面提出了基本的控制和優(yōu)化方法.

主要介紹了運用光纖激光器對0.1mm厚度的不銹鋼金屬片進(jìn)行激光拼焊的實驗,分析了實驗中激光功率、激光脈寬、焊接速度、激光頻率對形成的熔池和焊接效果的影響,總結(jié)了激光薄片焊接的基本要素。

采用gsi的jk-200fl型連續(xù)光纖激光器實現(xiàn)了0.2mm厚304不銹鋼片的對接焊。在氬氣保護(hù)下,優(yōu)化后工藝參數(shù)為激光功率90w,光斑直徑0.2mm,焊接速度1200mm/min,獲得成形良好、無缺陷的焊縫。采用金相顯微鏡可見焊縫組織由邊緣細(xì)小的柱狀晶和中心部位細(xì)小的等軸晶組成。經(jīng)硬度測試和彎折測試,表明焊縫處的硬度和強(qiáng)度均達(dá)到甚至超過母材。

為達(dá)到特定切縫要求,采用光纖激光器對0.2mm不銹鋼薄板進(jìn)行微細(xì)切割,通過對影響切縫的各因素進(jìn)行試驗,找出影響切縫的主要因素和大致參數(shù),再通過正交實驗找出達(dá)到特定切縫要求的最佳參數(shù)。

利用光纖激光器對0.125mm厚的不銹鋼薄板進(jìn)行了精密切割實驗。實驗結(jié)果表明:激光切割質(zhì)量主要與焦點位置、激光輸出功率、激光切割速度、重復(fù)頻率、脈沖寬度、輔助氣體種類等因素有關(guān);切縫寬度隨激光功率、重復(fù)頻率及脈沖寬度的增加而增加;縫面粗糙度隨激光輸出功率、重復(fù)頻率及脈沖寬度的增加而減少;相比氧氣,氮氣作為輔助氣體時,可獲得更窄的切縫以及更光滑的縫面;在實驗基礎(chǔ)上,獲得了縫寬窄、光滑、熱影響區(qū)小的切縫。

不銹鋼激光模板尺寸大、壁薄,對其拋光要求為變形小、孔壁光滑,且腐蝕量小于0.005mm。利用極化曲線、掃描電鏡(sem)等方法,研究了預(yù)去毛刺、添加劑、精拋光工藝參數(shù)對拋光質(zhì)量的影響,確定了精密電拋光溶液組成及精拋光工藝。結(jié)果表明,添加劑含量在15g/l時能有效抑制拋光的腐蝕量,提高拋光質(zhì)量;在精拋光的參數(shù)電流密度為20～25a/dm2,溫度60～65℃,時間1min條件下,鋼片經(jīng)去毛刺處理和精拋光處理能達(dá)到孔壁光滑、腐蝕量小于0.005mm的要求。

為了進(jìn)一步解決深熔焊接小孔難以進(jìn)行觀測的問題,本文通過＂三明治＂的方法,從而針對10kw光纖激光深熔焊接小孔進(jìn)行了非常明顯的觀測,從而觀察到在激光深熔焊接的小孔內(nèi)部以及孔壁出現(xiàn)液體流動的現(xiàn)象。對于小孔前沿壁上面的液體流動的＂臺階＂以及伴隨著流動物理學(xué)和蒸汽現(xiàn)象進(jìn)行同步觀察之后,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了金屬微滴脫離小孔壁的整個過程以及產(chǎn)生蒸汽爆發(fā)的現(xiàn)象。

隨著海工裝備和核電工業(yè)的發(fā)展,對不銹鋼厚板的焊接要求越來越高。采用正交試驗方法對6mm厚的ansi304不銹鋼進(jìn)行光纖激光拼焊,研究了工藝參數(shù)(包括激光功率、焊接速度和離焦量)變化對304不銹鋼(0cr19ni9)焊接結(jié)果的影響,結(jié)合激光深熔焊原理對試驗結(jié)果進(jìn)行了理論分析,并對焊接試件進(jìn)行了拉伸試驗,檢測了焊接試件的拉伸性能,獲得了6mm厚ansi304不銹鋼激光焊接的最佳工藝參數(shù)。

對含預(yù)合金316l不銹鋼和nh4hco3(質(zhì)量比96:4)的混合粉末進(jìn)行選區(qū)激光熔化,制備多孔材料的實驗研究。利用掃描電鏡分析試樣的微觀孔隙特征。結(jié)果表明,在較高激光功率(800w)條件下,可形成蜂窩狀的多孔結(jié)構(gòu),孔徑分布均勻(2~5μm),平均孔徑約3.5μm。分析激光功率對多孔結(jié)構(gòu)特征的影響,討論選區(qū)激光熔化蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。

采用大功率光纖激光器進(jìn)行不同板厚的不銹鋼的切割試驗,研究了光束入射角對切割質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,在切割槍不同的傾斜姿態(tài)、不同板厚下,光束入射角對切割質(zhì)量的影響也不同。

鑄造利潤源泉的發(fā)動機(jī) 陜西網(wǎng)鑄互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)有限公司1 不銹鋼精密鑄造工藝的特性 根據(jù)長期生產(chǎn)制做，在多次失敗中總結(jié)出，比較合理的科學(xué)的新經(jīng)驗，加入一定量的稀土元素改 善鋼的合金質(zhì)量。在電力、礦山、冶金等行業(yè)，物料的輸送、輸出、都是采用近距離、高壓輸送，管 道承受著相當(dāng)大的壓力，并經(jīng)受很嚴(yán)重的磨損，單一材質(zhì)的管道很難滿意此工況的要求。 2009年國內(nèi)不銹鋼精密鑄造，不銹鋼管件生產(chǎn)將被迫進(jìn)入收縮狀態(tài)，但是，投資的高增長將使 得產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)大，對不銹鋼精密鑄造企業(yè)而言，2009年是一個十分痛苦而壓抑之年，如果原材料 成本能夠大幅下降，還可以緩解鋼企一定壓力，無非開工率有所下降。還起細(xì)化晶粒作用，在表面形 成保護(hù)膜，加入一定量mo使合金在一定高溫下，具有一定抗氧化作用，增加使用壽命。不銹鋼精密 鑄造除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷按用途可以把碳鋼分為碳素

不銹鋼精密鑄造不同于傳統(tǒng)的鑄造行業(yè),我國雖然是鑄造大國,但是精密鑄造尚處于發(fā)展階段,尚不能與發(fā)達(dá)國家相比。但是我國近年來大力發(fā)展工業(yè)化進(jìn)程和科技水平,已經(jīng)有一些相對成熟的技術(shù)手段,筆者將對這些較為成熟的技術(shù)進(jìn)行重點分析,進(jìn)而對我國未來不銹鋼精密鑄造的發(fā)展提出一些意見。

首先對某典型薄壁精密零件的材料及結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行了分析,其后針對其加工難點,從工藝路線、裝夾方式、刀具設(shè)計、切削參數(shù)等方面提出了一系列解決措施。實際加工效果證明該方案可行,對類似零件的工藝設(shè)計具有一定的參考價值。

研究了在普通車床上加工不銹鋼零件端面窄槽的方法,可以加工窄至2×9mm的深槽,解決了用常規(guī)機(jī)械加工方法加工不銹鋼端百窄深槽的難題,并論述了挖槽工具的設(shè)計和調(diào)整方法。

采用直接金屬激光燒結(jié)的方法,對316不銹鋼粉末進(jìn)行了一系列激光燒結(jié)實驗。實驗發(fā)現(xiàn),由于液相粘度較高、表面張力大以及熔體材料不浸潤固相顆粒和基板等因素的影響,導(dǎo)致燒結(jié)過程中出現(xiàn)球化現(xiàn)象。球化的出現(xiàn),一方面導(dǎo)致形成球形的液滴表面和不連續(xù)的燒結(jié)線,妨礙下一粉末層的鋪放,不利于燒結(jié)的順利進(jìn)行,嚴(yán)重時還將會導(dǎo)致無法燒結(jié)成形;另一方面也使得燒結(jié)層留有大量孔隙,強(qiáng)度很低,成形質(zhì)量不高。分析了316不銹鋼粉末球化效應(yīng)產(chǎn)生的原因,討論了工藝參數(shù)對316不銹鋼金屬粉末燒結(jié)成形的影響。

為了探索不銹鋼材料精密加工的新途徑,采用在線電解修整精密鏡面磨削技術(shù),對hr-1抗氫不銹鋼進(jìn)行了精密磨削實驗,并對不銹鋼的磨削機(jī)理進(jìn)行了分析．

闡述了多芯光纖的優(yōu)點和結(jié)構(gòu),介紹了多芯光纖激光器達(dá)到大的輸出功率的機(jī)理和同相位模式的選模和耦合原理,最后介紹了近年多芯光纖激光器的研究進(jìn)展。

摻y(tǒng)b光纖激光器輸出功率的繼續(xù)增長會受到非線性效應(yīng)、光學(xué)損傷和熱損傷等因素的限制。文中報道了實現(xiàn)千瓦級功率輸出的包層泵浦摻y(tǒng)b光纖激光器。該激光器成功解決了以上限制因素,采用雙端泵浦技術(shù)和大模面積雙包層摻y(tǒng)b光纖,在1.08μm附近獲得了高功率連續(xù)激光輸出,輸出功率達(dá)1.2kw,光-光斜效率78.6%,達(dá)到目前國內(nèi)最高水平。