45钢轴面激光熔覆Ni60AA涂层工艺参数优化及摩擦磨损性能研究

作者：吴军; 朱冬冬; 杨日初; 吴思宇; 黄燕; 张玉良

来源：激光与光电子学进展, 2021, 58(11): 304-314.

• 激光技术
• 激光熔覆
• Ni60AA熔覆层
• 正交试验
• 权矩阵分析法
• 摩擦因数

为提升45钢轴类零件的使用寿命,本文开展了Ni60AA涂层激光熔覆工艺参数优化研究。采用多道螺旋搭接工艺路径开展轴面熔覆工艺试验,即在45钢轴面上制备Ni60AA合金熔覆层。基于单一变量法分别对激光功率、送粉速率、轴转速这3个工艺参数开展多道单因素熔覆试验,并以熔覆层厚度、稀释率、显微硬度为涂层质量评价指标初选工艺参数。基于单因素试验进一步开展三因素三水平正交试验,利用权矩阵分析法对熔覆工艺参数进行多目标综合优化,并对优化后熔覆层的显微组织和硬度进行分析。同时,在不同温度下对熔覆层进行摩擦磨损试验,分析了熔覆层的摩擦因数、磨损率及磨痕形貌,验证了工艺优化方案的可行性。送粉速率对考察指标的综合影响最大,激光功率的综合影响次之,轴转速的综合影响最小;最优工艺参数为激光功率1400 W,送粉速率16.3 g/min,轴转速2.3 r/min。熔覆层厚度及显微硬度较工艺优化前分别提升了3.49%和2.8%。当试验温度为35,80,125℃时,熔覆层的平均摩擦因数比基体45钢分别低28.5%、21.1%、11.8%,磨损率比基体45钢分别低87.6%、86.6%、80.9%。对激光熔覆工艺参数进行优化可以获得成型质量较好、硬度和耐磨性显著提升的Ni60AA熔覆层。

• 单位
  衢州学院