本文關(guān)鍵詞：基于激光熔覆技術(shù)的軋輥再制造研究

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【摘要】：軋輥是軋鋼設(shè)備中的關(guān)鍵零部件,軋輥在工作過(guò)程中受到巨大的擠壓剪切應(yīng)力作用,熱軋輥還要同時(shí)經(jīng)受高溫氧化腐蝕的惡劣工況。軋輥表面在這種復(fù)雜的工況下極易產(chǎn)生磨損、裂紋、剝落等破壞形式,最終導(dǎo)致失效,軋輥的損傷失效不僅影響坯件的質(zhì)量、降低企業(yè)的生產(chǎn)效率,更會(huì)增加鋼材的生產(chǎn)成本。為了延長(zhǎng)軋輥的使用壽命和節(jié)約生產(chǎn)成本,通常在損傷軋輥表面涂覆一層能夠滿足使用要求的高強(qiáng)度合金材料。本文利用激光熔覆的技術(shù)優(yōu)勢(shì),自行設(shè)計(jì)兩種高強(qiáng)度合金粉末,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)分析,論證了兩種合金粉末用于半鋼軋輥再制造的可行性。主要研究?jī)?nèi)容如下:對(duì)本研究應(yīng)用的大功率半導(dǎo)體激光器組成、參數(shù)及光源特性進(jìn)行了分析,分析了軋輥的主要損傷失效形式,為軋輥的激光熔覆再制造奠定基礎(chǔ)。利用ANSYS的APDL參數(shù)化程序?qū)堓伡す馊鄹苍僦圃爝^(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)熔覆過(guò)程中產(chǎn)生的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了研究分析,同時(shí)對(duì)冷卻后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析。從數(shù)值模擬角度論證了軋輥激光熔覆再制造的可行性。分析了140Cr Ni Mo半鋼軋輥的元素組成及物理屬性,根據(jù)已有的激光熔覆材料和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn),結(jié)合熔覆層合金粉末的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)出了兩種高強(qiáng)度合金粉末。采用單一變量的實(shí)驗(yàn)方法,分別研究了熔覆工藝中的激光功率、掃描速度、送粉速度及搭接率對(duì)熔覆層質(zhì)量的影響,優(yōu)化了激光熔覆工藝參數(shù),最終得出了一個(gè)較優(yōu)的工藝參數(shù)。根據(jù)自行設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度合金粉末及熔覆工藝,利用大功率半導(dǎo)體激光器對(duì)熔覆層進(jìn)行了制備。通過(guò)顯微硬度實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)、常溫拉伸實(shí)驗(yàn)及熱模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)兩熔覆層的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析,并對(duì)兩熔覆層的斷口形貌及金相組織進(jìn)行了分析,從宏觀及微觀的角度得出了兩熔覆層的綜合性能,論證兩種合金粉末用于140Cr Ni Mo半鋼軋輥激光熔覆再制造的可行性。
【關(guān)鍵詞】：軋輥 激光熔覆 再制造 熔覆層 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG333.17;TG665
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 軋輥的損傷形式及再制造10-15
• 1.2.1 軋輥的損傷形式10-13
• 1.2.2 軋輥的再制造13-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 軋輥再制造的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要研究的內(nèi)容17-18
• 第2章 激光熔覆技術(shù)及軋輥再制造的數(shù)值模擬18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 激光熔覆技術(shù)18-19
• 2.2.1 激光熔覆原理18-19
• 2.2.2 激光熔覆工藝19
• 2.3 大功率半導(dǎo)體激光器19-23
• 2.3.1 大功率半導(dǎo)體激光器熔覆系統(tǒng)19-21
• 2.3.2 半導(dǎo)體激光器光斑21-23
• 2.4 ANSYS有限元分析23-25
• 2.4.1 ANSYS介紹23-24
• 2.4.2 ANSYS分析流程24-25
• 2.5 瞬態(tài)溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析25-30
• 2.5.1 模型建立及網(wǎng)格劃分25
• 2.5.2 瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析25-28
• 2.5.3 熔覆過(guò)程殘余應(yīng)力的計(jì)算28
• 2.5.4 瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)分析28-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 熔覆層材料設(shè)計(jì)及熔覆工藝制定31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 軋輥材料分析31-32
• 3.2.1 軋輥材料成分分析31
• 3.2.2 軋輥材料物理性能分析31-32
• 3.3 激光熔覆材料32-34
• 3.4 熔覆層合金粉末設(shè)計(jì)34-36
• 3.4.1 熔覆層粉末設(shè)計(jì)原則34-35
• 3.4.2 熔覆層材料設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 激光熔覆工藝的制定36-40
• 3.5.1 功率對(duì)熔覆質(zhì)量的影響37-38
• 3.5.2 掃描速度對(duì)熔覆質(zhì)量的影響38
• 3.5.3 送粉速度對(duì)熔覆質(zhì)量的影響38-39
• 3.5.4 搭接率對(duì)熔覆質(zhì)量的影響39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第4章 軋輥再制造的實(shí)驗(yàn)研究42-62
• 4.1 引言42
• 4.2 熔覆層的制備42-43
• 4.3 力學(xué)性能測(cè)試43-54
• 4.3.1 顯微硬度測(cè)試43-46
• 4.3.2 沖擊韌性測(cè)試46-47
• 4.3.3 耐磨性能測(cè)試47-50
• 4.3.4 拉伸性能測(cè)試50-52
• 4.3.5 熱模擬實(shí)驗(yàn)52-54
• 4.4 斷口實(shí)驗(yàn)分析54-57
• 4.4.1 宏觀斷口分析54-55
• 4.4.2 微觀斷口分析55-56
• 4.4.3 微觀斷口成分分析56-57
• 4.5 金相組織分析57-60
• 4.6 半鋼軋輥的激光熔覆再制造實(shí)踐60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果67-68
• 致謝68-70
• 作者簡(jiǎn)介70

【參考文獻(xiàn)】

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