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焊接学报 2016年第12期37卷 49-52页

作者：马群双李亚江王娟段虎明徐广源山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 山西玉华再制造科技有限公司长治046000

利用宽束激光在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层,分析熔覆层显微组织、元素分布和物相组成,通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面结合强度,并对断口形貌进行分析阐述界面断裂机制.结果表明,熔覆层中WC颗粒部分溶解,形成了具有复杂结构... 详细信息

利用宽束激光在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层,分析熔覆层显微组织、元素分布和物相组成,通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面结合强度,并对断口形貌进行分析阐述界面断裂机制.结果表明,熔覆层中WC颗粒部分溶解,形成了具有复杂结构的析出相,内核为M_(23)C_6碳化物(M代表Cr,W,Fe),外部为M_(23)C_6复合碳化物和γ-Ni共晶.平面晶和树枝晶在界面上生长,形成牢固冶金结合.激光功率大于2.8 kW时,熔覆层抗剪强度达到279.8 MPa以上,超过母材的75%.断口分析表明,熔覆层界面具有脆性-韧性混合断裂特征,低功率下WC颗粒在界面上沉积,削弱了界面结合强度.

关键词：宽束激光熔覆显微组织抗剪强度断口形貌

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宽束激光熔覆球形粉末颗粒的光散射特性研究

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应用激光 2022年第9期42卷 126-132页

作者：刘华明李小波王石磊武汉科技大学汽车与交通工程学院湖北武汉430065

激光与粉末的相互作用是激光增材制造领域长期关注的基本问题。为了揭示宽束激光熔覆中激光与粉末的相互作用规律,基于Mie散射理论,通过编制计算程序对单颗粒和多颗粒球形粉末的光散射特性进行了计算,研究特定激光波长和折射率条件下,... 详细信息

激光与粉末的相互作用是激光增材制造领域长期关注的基本问题。为了揭示宽束激光熔覆中激光与粉末的相互作用规律,基于Mie散射理论,通过编制计算程序对单颗粒和多颗粒球形粉末的光散射特性进行了计算,研究特定激光波长和折射率条件下,粒径尺寸对散射系数、消光系数和散射相位函数的影响规律。结果表明:在粒径范围内,消光系数和散射系数变化范围分别为2.049~2.021和1.076~1.066,且随着粒径增加而减少;分布参数和颗粒质量中间半径对多颗粒的散射相函数影响较小。研究结论为揭示激光与粉末的相互作用机理提供了理论依据。

关键词：宽束激光熔覆光粉相互作用颗粒群散射特性

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宽束激光熔覆熔池几何形态检测与控制研究

宽束激光熔覆熔池几何形态检测与控制研究

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作者：雷凯云武汉理工大学

学位级别：硕士

汽车覆盖件模具等零件结构复杂,型面质量要求高,由于长期工作在复杂重载工况下,易发生表面磨损失效。利用再制造技术能够有效恢复零件磨损失效面的尺寸及性能,使零件重新投入使用。大功率半导体宽束激光器具有输出功率高、激光波长短、... 详细信息

汽车覆盖件模具等零件结构复杂,型面质量要求高,由于长期工作在复杂重载工况下,易发生表面磨损失效。利用再制造技术能够有效恢复零件磨损失效面的尺寸及性能,使零件重新投入使用。大功率半导体宽束激光器具有输出功率高、激光波长短、光斑尺寸大等特点,通过对宽束激光熔覆过程中熔池几何形态的准确检测与合理控制,可以有效提高熔覆层成形精度与质量,实现结构复杂零件的高质量、高效率再制造修复。本文针对宽束激光熔覆熔池温度高、亮度大导致的检测、控制难等问题,设计了一种宽束激光熔覆熔池视觉检测方案,分析熔池几何形态特征及其动态特性,并制定了相应的熔池控制策略。主要内容如下:首先,开展了宽束激光熔覆熔池检测装置的选型与设计;建立像素坐标系与世界坐标系之间的逆透视变换模型,并编写基于局部分割框架与主动轮廓模型的轮廓提取算法,实现了宽束激光熔覆熔池轮廓提取与熔池几何特征测量;开发熔池检测软件系统,集成了相机标定、图像预处理与熔池轮廓提取等功能。其次,设计宽束激光单道单层熔覆全因素试验,研究了激光功率、扫描速度、粉末厚度对熔池宽度、熔池长度及熔池面积的影响规律;对工艺参数与熔池几何形态特征进行回归分析,并建立熔池几何模型,进一步表征了不同工艺参数下的熔池轮廓。然后,通过工艺参数阶跃输入试验,采用传递函数分别建立了激光功率、扫描速度与熔池宽度之间的单输入单输出模型。选取扫描速度为控制对象,熔池宽度为被控对象,设计扫描速度输入信号进行系统辨识试验;针对熔池宽度数据进行动态拓展,结合遗传算法对神经网络模型的权值与阈值展开优化,建立了当前时刻熔池宽度的神经网络预测模型,为后续实现熔池闭环控制奠定基础。最后,采用模糊推理系统自适应整定PID控制器参数,制定了熔池宽度模糊PID控制策略;基于熔池宽度神经网络动态预测模型,对模糊PID控制策略、PID控制策略、模糊控制策略进行仿真对比。研究表明,采用模糊PID控制策略时,控制器调节时间为1.8s,超调量为0.44%,对熔池宽度具有较好的控制效果。上述研究实现了半导体宽束激光熔覆熔池几何形态的准确检测与合理控制,为汽车零部件等金属构件失效面快速、高精度修复提供参考依据,具有一定的学术研究意义与工程应用价值。

关键词：宽束激光熔覆熔池几何形态视觉检测控制策略

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宽束激光熔覆Ni60/WC涂层显微组织及界面强度

宽束激光熔覆Ni60/WC涂层显微组织及界面强度

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第二十次全国焊接学术会议

作者：马群双李亚江王娟刘坤山东大学液态金属及其遗传性教育部重点实验室

利用光纤耦合半导体激光器输出宽束激光,在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层。利用金相显微镜,FE-SEM热场发射扫描电镜研究熔覆层显微组织,利用EDS和XRD研究熔覆层的元素分布和物相组成。通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面冶金结合强... 详细信息

利用光纤耦合半导体激光器输出宽束激光,在Q550钢表面制备Ni60/WC复合熔覆层。利用金相显微镜,FE-SEM热场发射扫描电镜研究熔覆层显微组织,利用EDS和XRD研究熔覆层的元素分布和物相组成。通过剪切试验定量表征熔覆层/基体界面冶金结合强度,并对断口形貌展开分析,阐述界面断裂机制。研究结果表明,熔覆层中添加的WC颗粒部分溶解,形成了具有独特结构的星状析出相,内核为M23C6碳化物（M代表Cr,W,Fe）,外部生成了细密的片层状共晶组织,主要物相组成为M23C6复合碳化物和γ-Ni基体。熔覆层界面上的平面晶和树枝晶组织使界面形成牢固冶金结合,当激光功率大于2.8k W时,熔覆层界面结合强度达到279.8MPa以上,超过Q550母材的75%。断口分析表明,熔覆层与基体界面具有脆性断裂的特征,低功率下熔覆层界面上沉积的WC颗粒脆性较大,削弱了界面结合强度。

关键词：宽束激光熔覆复合熔覆层显微组织剪切强度断口形貌

来源： cnki会议评论

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