阀芯零件熔覆再制造自润滑涂层的组织与性能研究

作     者：董月 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：舒林森;苏成明

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 082003[工学-油气储运工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：阀芯 激光熔覆 再制造 自润滑涂层 组织与性能 

摘      要：阀类设备是控制流体输送系统中的重要装置,具有控制水、气体或其他流体在管路中排入、截止、分流等功能。在恶劣的工况环境下,其阀芯零件常常因磨损、腐蚀等影响而失效,严重影响阀芯零件的服役性能。采用激光熔覆技术对废旧阀芯零件进行再制造修复,不仅能够实现“变废为宝,实现良好的经济效益,而且节能、节材、减排的社会效益也非常显著。为此,本课题在装备预研领域基金重点项目“涂层自修复强化机理(61400040404)的资助下,以石油行业废旧平板闸阀核心零件阀芯为研究对象,采用激光熔覆再制造技术在阀芯零件用40Cr钢上制备自润滑涂层,具体研究内容如下:首先,研究激光熔覆自润滑涂层的工艺参数优化方法。将各工艺参数作为输入,涂层稀释率和硬度作为输出,建立涂层BP神经网络模型,再通过PSO-BP神经网络算法搜索满足条件的工艺参数最优解,即得到单道涂层最佳工艺参数组合,并在此基础上获取多道涂层最优搭接率。其次,以最佳工艺参数组合为基准工艺,分别改变工艺的主要参数来制备自润滑涂层,探讨激光功率、扫描速度以及离焦量对涂层组织与性能的研究规律,并对最优工艺参数下涂层组织展开分析。再次,针对阀芯零件用钢使用性能,研究再制造涂层的摩擦磨损行为。设计再制造涂层的摩擦磨损实验方案,从摩擦因数、磨损失重、磨损轮廓和磨损表面形态等角度,对不同载荷、不同转速以及不同Mo S添加量的自润滑涂层摩擦磨损行为进行讨论与分析。最后,在平板闸阀阀芯零件实物表面上进行再制造修复。通过分析阀芯零件受损状态建立三维模型,探讨不同熔覆工艺路径对阀芯零件表面质量的影响,并对修复后的阀芯零件进行效果检测。