傳統的葉片磨損改進的措施大多采用焊接不同材料的葉片襯板,噴焊硬質材料或鑲嵌alo陶瓷襯片的方法.由于噴焊常常存在結合強度低、有氣孔、組織不致密,成份不均勻、葉片變形大等問題;而陶瓷片鑲嵌又存在著襯片與基體結合牢固性差,在離心機高速旋轉時易脫落而造成事故,難以滿足臥螺離心機的工作條件.因此我們根據臥螺離心機設計及工作的特點,對耐腐蝕環境工作的不銹鋼臥螺離心機葉片激光耐蝕耐磨合金材料堆焊強化進行了研究,取得了較好的應用效果.
1.基(ji)體材(cai)料(liao):1crl8ni9ti不銹鋼;堆(dui)(dui)(dui)焊材(cai)料(liao):激光(guang)(guang)含(han)ti合金(jin)焊料(liao).采用(yong)預置法激光(guang)(guang)堆(dui)(dui)(dui)焊,每一(yi)次獲得一(yi)個單道堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng),各個堆(dui)(dui)(dui)焊道之(zhi)間留有間隔,避免各工序之(zhi)間的熱影響.采用(yong)7kw橫(heng)流co2激光(guang)(guang)器;2.實驗時激(ji)光(guang)的(de)(de)(de)輸(shu)出功率分(fen)別(bie)為2．8kw 和3．0kw;輸(shu)出的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)束光(guang)斑直(zhi)徑為7mm.不銹鋼的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)堆焊是一個(ge)復雜的(de)(de)(de)冶金(jin)和結(jie)晶的(de)(de)(de)過程,由于激(ji)光(guang)加(jia)熱和熔化冷卻(que)速度都很(hen)高,故在加(jia)熱、冷卻(que)或熔化凝結(jie)過程中,材料微組織間形成非均勻的(de)(de)(de)溫度場和熱應力,易(yi)于造(zao)成裂(lie)晶、裂(lie)紋等缺陷.3.為了得(de)到(dao)良好(hao)(hao)的(de)(de)堆(dui)焊(han)層的(de)(de)質量（如(ru)堆(dui)焊(han)層表面(mian)光滑、無裂紋、良好(hao)(hao)的(de)(de)冶金結合等）,需(xu)要調(diao)整(zheng)與(yu)此相關的(de)(de)激光工藝參數（激光的(de)(de)能(neng)量密度(du)、掃描速度(du)）使(shi)之(zhi)形成(cheng)良好(hao)(hao)的(de)(de)匹配性(xing),并(bing)進(jin)行(xing)試樣模擬磨(mo)損實驗、耐(nai)蝕試驗,以得(de)到(dao)良好(hao)(hao)的(de)(de)激光工藝參數使(shi)之(zhi)具有較好(hao)(hao)的(de)(de)匹配性(xing)能(neng).4.采用(yong)線切割(ge)方(fang)法切割(ge),并采用(yong)電(dian)解拋光和電(dian)解腐蝕的(de)(de)方(fang)法制(zhi)備試樣.在表(biao)面(mian)上沿與(yu)掃描垂直的(de)(de)方(fang)向測量(liang)硬度(du)沿寬度(du)的(de)(de)變(bian)化和沿深度(du)方(fang)向的(de)(de)變(bian)化.采用(yong)vickers硬度(du)值（200g15s）表(biao)示硬度(du)測量(liang)的(de)(de)結果.5.顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)(du)(du):通過激(ji)光(guang)堆(dui)(dui)(dui)焊后能夠得到(dao)比其它(ta)方法得到(dao)更高的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)值(zhi).不同(tong)激(ji)光(guang)工藝參數之間的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律.在不銹鋼(gang)上堆(dui)(dui)(dui)焊合金后硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)明(ming)顯(xian)提高,堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)平均硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)hv400,堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)厚度(du)(du)(du)0．7～lmm,堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)呈(cheng)梯度(du)(du)(du)過渡.在相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)下(xia),隨著(zhu)激(ji)光(guang)功率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia),堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)也(ye)隨之增加(jia)(jia),這(zhe)是由于激(ji)光(guang)加(jia)(jia)熱和冷卻的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)極快的(de)(de)(de)(de)(de)特點所決定的(de)(de)(de)(de)(de).在同(tong)一功率(lv)不同(tong)速度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)曲線增加(jia)(jia)時,減小,堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)降(jiang)低(di),單位(wei)體積所吸收的(de)(de)(de)(de)(de)能量降(jiang)低(di),堆(dui)(dui)(dui)焊層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)(du)減小.明(ming)確驗證了這(zhe)一點,這(zhe)也(ye)說明(ming)本(ben)實驗條(tiao)件下(xia)能量密度(du)(du)(du)起主導作用[1].6.顯微組織(zhi)結(jie)(jie)(jie)構(gou)分析:典(dian)型的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)堆(dui)焊(han)覆(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou),結(jie)(jie)(jie)合面(mian)較(jiao)(jiao)平坦,在(zai)基體(ti)(ti)與堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)過(guo)(guo)(guo)渡區呈現(xian)出(chu)柱狀(zhuang)(zhuang)和(he)樹枝(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou),具有(you)代表性(xing)的(de)(de)顯微組織(zhi).堆(dui)焊(han)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)過(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)散(san)熱為(wei)堆(dui)焊(han)熔池(chi)(chi)向空間的(de)(de)高溫輻射和(he)通過(guo)(guo)(guo)集(ji)體(ti)(ti)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)熱傳導(dao)兩個方面(mian).因為(wei)堆(dui)焊(han)熔池(chi)(chi)小,基體(ti)(ti)材(cai)(cai)料(liao)較(jiao)(jiao)大,基體(ti)(ti)對熔池(chi)(chi)的(de)(de)冷卻(que)速度非常快.因此晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)長相當(dang)于定(ding)向凝固(gu),導(dao)致堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)時柱狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)很發達,同時在(zai)熔池(chi)(chi)表面(mian)因高溫輻射而在(zai)外部(bu)(bu)形核生(sheng)長出(chu)新的(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti).堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)底(di)部(bu)(bu)屬于典(dian)型的(de)(de)平面(mian)外延生(sheng)長組織(zhi),且枝(zhi)(zhi)晶(jing)組織(zhi)粗(cu)大;而堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)頂(ding)部(bu)(bu)是較(jiao)(jiao)規則的(de)(de)樹枝(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)共晶(jing)組織(zhi)且枝(zhi)(zhi)晶(jing)細(xi)小于是 形成了柱狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)體(ti)(ti)與樹枝(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)體(ti)(ti)交(jiao)替出(chu)現(xian),有(you)利于增加堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)的(de)(de)結(jie)(jie)(jie)合強度.當(dang)激光工藝參數不合適的(de)(de)時候易出(chu)現(xian)氣孔、夾雜物等缺陷.
根據臥螺離心機(ji)磨損失效的(de)(de)特點,提出在(zai)螺旋葉片工(gong)作面采用激(ji)光堆焊(han)(han)工(gong)藝,探索了合(he)適(shi)的(de)(de)堆焊(han)(han)工(gong)藝,獲得了與基體冶金結合(he)、組(zu)織(zhi)改變均(jun)勻細化的(de)(de)高性能堆焊(han)(han)層(ceng).分析表明激(ji)光堆焊(han)(han)層(ceng)硬度提高了2倍,耐(nai)磨性提高了5倍,耐(nai)蝕性能滿足(zu)應用要求(qiu).該技術用于臥螺離心機(ji)葉片有較(jiao)高的(de)(de)實(shi)用價值(zhi).
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