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《燕山大学》 2015年
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基于激光熔覆技术的轧辊再制造研究

王三星  
【摘要】:轧辊是轧钢设备中的关键零部件,轧辊在工作过程中受到巨大的挤压剪切应力作用,热轧辊还要同时经受高温氧化腐蚀的恶劣工况。轧辊表面在这种复杂的工况下极易产生磨损、裂纹、剥落等破坏形式,最终导致失效,轧辊的损伤失效不仅影响坯件的质量、降低企业的生产效率,更会增加钢材的生产成本。为了延长轧辊的使用寿命和节约生产成本,通常在损伤轧辊表面涂覆一层能够满足使用要求的高强度合金材料。本文利用激光熔覆的技术优势,自行设计两种高强度合金粉末,通过大量的实验分析,论证了两种合金粉末用于半钢轧辊再制造的可行性。主要研究内容如下:对本研究应用的大功率半导体激光器组成、参数及光源特性进行了分析,分析了轧辊的主要损伤失效形式,为轧辊的激光熔覆再制造奠定基础。利用ANSYS的APDL参数化程序对轧辊激光熔覆再制造过程进行了数值模拟,对熔覆过程中产生的温度场及应力场进行了研究分析,同时对冷却后产生的残余应力场进行了分析。从数值模拟角度论证了轧辊激光熔覆再制造的可行性。分析了140Cr Ni Mo半钢轧辊的元素组成及物理属性,根据已有的激光熔覆材料和工程实际经验,结合熔覆层合金粉末的设计原则设计出了两种高强度合金粉末。采用单一变量的实验方法,分别研究了熔覆工艺中的激光功率、扫描速度、送粉速度及搭接率对熔覆层质量的影响,优化了激光熔覆工艺参数,最终得出了一个较优的工艺参数。根据自行设计的高强度合金粉末及熔覆工艺,利用大功率半导体激光器对熔覆层进行了制备。通过显微硬度实验、冲击实验、摩擦磨损实验、常温拉伸实验及热模拟实验对两熔覆层的力学性能进行了测试分析,并对两熔覆层的断口形貌及金相组织进行了分析,从宏观及微观的角度得出了两熔覆层的综合性能,论证两种合金粉末用于140Cr Ni Mo半钢轧辊激光熔覆再制造的可行性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG333.17;TG665

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚成武;徐滨士;黄坚;张培磊;李铸国;吴毅雄;;铁基合金激光熔覆层裂纹控制的组织设计[J];中国表面工程;2010年03期
2 孙桂芳;刘常升;陈岁元;陶兴启;;轧辊的失效及其修复技术[J];材料导报;2007年06期
3 张晓伟;刘洪喜;蒋业华;王传琦;曾维华;;Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层研究进展[J];稀有金属材料与工程;2012年01期
4 李长生,刘相华,王国栋,杨光;热带轧机轧辊表面氧化膜疲劳脱落的有限元分析[J];东北大学学报;2002年09期
5 王华昌;郑春光;汤育玺;张中圣;;热锻模表面激光熔覆金属陶瓷覆层的试验研究[J];锻压技术;2008年04期
6 邱星武;张云鹏;刘春阁;;激光熔覆Ni基合金耐磨性能[J];稀有金属材料与工程;2012年S2期
7 赵洪运;舒凤远;张洪涛;杨贤群;;基于生死单元的激光熔覆温度场数值模拟[J];焊接学报;2010年05期
8 李春彦,张松,康煜平,刘常升;综述激光熔覆材料的若干问题[J];激光杂志;2002年03期
9 黄开金;林鑫;陈池;谢长生;;AZ91D镁合金表面激光熔覆Zr-Cu-Ni-Al/TiC复合粉末的组织与磨损[J];中国激光;2007年04期
10 郭永利;梁工英;李路;;铝合金的激光熔覆修复[J];中国激光;2008年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭宝安;何士国;范细忠;;热轧高速钢轧辊氧化膜控制实践[J];鞍钢技术;2012年01期
2 石岩;张宏;徐春鹰;;激光熔覆科尔莫落依合金涂层的奥氏体不锈钢表面组织和耐磨性研究[J];兵工学报;2010年07期
3 李莎;吴春京;苏军新;张英杰;;Cr3复合铸钢支承辊差温热处理过程[J];北京科技大学学报;2010年03期
4 马运哲;董世运;徐滨士;韩文政;;CeO_2对激光熔覆Ni基合金涂层组织与性能的影响[J];中国表面工程;2006年01期
5 马运哲;董世运;徐滨士;韩文政;;铁基合金激光熔覆技术工艺优化研究[J];中国表面工程;2006年S1期
6 熊云;王勇;张开峰;张跟庆;;激光熔覆Stellite6/WC的组织与性能研究[J];中国表面工程;2008年01期
7 肖平;杨大祥;赵晓峰;Ian Shapiro;Eddie Lopez Honorato;宋永才;;新型化学反应法制备SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层[J];中国表面工程;2009年06期
8 袁琳;李铸国;黄坚;李瑞峰;;激光熔覆纳米贝氏体涂层的组织与性能[J];中国表面工程;2011年01期
9 张维平;赵玉兰;李廷举;;钛合金表面激光熔覆的研究进展[J];表面技术;2007年05期
10 黄伟容;肖泽辉;;激光熔覆陶瓷涂层的研究现状[J];表面技术;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 连志恒;杜晓晖;靳熙;;棒材轧辊激光处理应用实践[A];河南省冶金行业低碳冶金与节能减排学术研讨会论文集[C];2011年
2 杨卓娟;任露泉;韩志武;;仿生非光滑耐磨表面与激光毛化轧辊技术[A];农业机械化与全面建设小康社会——中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
3 刘忠满;张广良;;唐钢不锈钢1580mm热轧生产线装备特点[A];2011年全国技术中心建设与新品开发研讨会议会议论文集[C];2011年
4 赵中里;张允笠;;热锻模具延寿技术系统观[A];第六届华北(扩大)塑性加工学术年会文集[C];2009年
5 张力;卢少保;孙善林;;1450mm热轧三电集成技术[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年
6 于聪教;何英;杨振东;崔瑞甲;李阳;王光辉;王春敬;;轧辊表面激光强化在承钢中宽带轧辊的应用[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
7 李铁;;本钢FTSR生产线薄规格生产实践[A];2010年全国轧钢生产技术会议文集[C];2010年
8 杨卓娟;任露泉;韩志武;;仿生非光滑耐磨表面与激光毛化轧辊技术[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
9 傅戈雁;石世宏;姚纯;;激光熔覆技术新进展[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
10 张丽民;孙冬柏;俞宏英;樊自拴;孟惠民;李惠琪;;等离子束表面冶金技术及应用实例[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
2 徐开东;镁合金高能表面强化研究[D];华中科技大学;2010年
3 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年
4 徐开东;镁合金高能撞击表面纳米化与激光合金化研究[D];华中科技大学;2010年
5 王萌;金属络合物激光三维物化改性技术研究[D];天津大学;2011年
6 章健;热轧卷取机卷筒扇形板失效机理及寿命研究[D];燕山大学;2011年
7 石娟;齿轮激光表面处理的若干关键技术研究[D];同济大学;2006年
8 孙耀宁;Ni_3Si基复合材料的激光原位合成与组织性能研究[D];兰州理工大学;2007年
9 李同道;合金钢轧辊激光快速熔凝组织及性能研究[D];中国石油大学;2007年
10 张彩东;双辊连铸高速钢铸带组织及后续处理研究[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘志勇;基于优化喷嘴制备的激光熔覆WC/Ni复合涂层及其拉伸断裂性能研究[D];华东理工大学;2011年
3 孟春蕾;离子注入AZ31镁合金的抗腐蚀和力学性能研究[D];昆明理工大学;2010年
4 李岩;镁合金表面激光熔覆铝青铜基复合涂层[D];太原理工大学;2011年
5 曾昊朗;表面工程技术在脱硫装置浆液循环泵叶轮中的应用研究[D];武汉理工大学;2011年
6 何芬;45钢基体上D172焊条堆焊熔敷金属耐磨性能研究[D];西华大学;2011年
7 冯旭东;低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究[D];河南理工大学;2011年
8 郎志华;激光熔覆金属陶瓷涂层的组织与性能研究[D];大连理工大学;2011年
9 姚标;合金元素对激光熔覆NiAl合金组织与性能的影响[D];大连理工大学;2011年
10 付景国;高能球磨法制备气缸套表面强化层的技术研究[D];大连海事大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵新;高速钢复合轧辊[J];鞍钢技术;1997年12期
2 庞兆夫,魏明远;大型轧机轧辊的质量与寿命分析[J];鞍钢技术;1999年11期
3 张建宇,杨久霞,吴迪平,马光亭,冯伟,王俊生;激光强化半钢轧辊的实验研究与温度模拟[J];北京科技大学学报;2003年03期
4 吴长春;张杰;陈先霖;郝建伟;贾生晖;汪磊川;;EDT毛化轧辊表面凹坑形成过程[J];北京科技大学学报;2007年01期
5 徐滨士,张伟,马世宁,刘世参;向21世纪的绿色再制造[J];中国表面工程;1999年04期
6 杨洗陈,李会山,刘运武,王云山,唐英,孙荣禄;激光再制造技术及其工业应用[J];中国表面工程;2003年04期
7 徐滨士,刘世参,李仁涵,姚巨坤,向永华;废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究[J];中国表面工程;2004年02期
8 王娜,王全胜,王富耻;等离子喷涂ZrO_2热障涂层工艺参数优化设计[J];中国表面工程;2004年03期
9 郝南海,陆伟,左铁钏;激光熔覆过程热力耦合有限元应力场分析[J];中国表面工程;2005年01期
10 胡邦喜;莽克伦;王静洁;徐滨士;;堆焊技术在国内石化、冶金行业机械设备维修中的应用[J];中国表面工程;2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李刚;Zr基非晶合金激光熔覆与诱导自蔓延合成[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘雪飘;结晶器铬锆铜板表面等离子喷涂镍铬—碳化铬涂层的研究[D];江苏科技大学;2011年
2 段忠清;等离子喷涂Cr_2O_3-8TiO_2涂层参数优化及残余应力研究[D];河海大学;2007年
3 刘珍峰;送粉式激光熔覆温度场的三维有限元模拟[D];华中科技大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张魁武;国外激光熔覆材料、工艺和组织性能的研究[J];金属热处理;2002年06期
2 张魁武;国外激光熔覆设备[J];金属热处理;2002年07期
3 黄延禄,邹德宁,梁工英,苏俊义;送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟[J];稀有金属材料与工程;2003年05期
4 满翠华,赵会友,宁桂峰;激光熔覆中裂纹控制的试验研究[J];矿山机械;2004年03期
5 王永峰,薛春芳,田欣利,周兰英;送粉式激光熔覆能量有效利用率分析[J];激光技术;2004年02期
6 周广才,孙康锴,邓琦林;激光熔覆中的控制问题[J];电加工与模具;2004年02期
7 孙宽;姚继蔚;徐忠锦;林树忠;;影响激光熔覆质量的主要因素[J];农业装备与车辆工程;2007年03期
8 张三川;姚建铨;;氧化锆掺杂激光熔覆涂层成形、结构与增韧机制[J];激光杂志;2007年02期
9 季霞;周建忠;郭华锋;徐大鹏;;同轴送粉激光熔覆件质量影响因素的研究[J];工具技术;2007年08期
10 张维平;赵玉兰;李廷举;;钛合金表面激光熔覆的研究进展[J];表面技术;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
2 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
3 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
4 张万红;方亮;赵刚;;液相分散沉降法制备激光熔覆预涂涂层的研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年
5 陈畅源;邓琦林;葛志军;;激光熔覆中的应力研究[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
6 邓琦林;;舰船关键零件的激光熔覆修复[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
7 王明娣;刘秀波;郭开波;宋成法;傅戈雁;石世宏;;激光熔覆成形件的应力分析与裂纹控制[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
8 王永峰;田欣利;薛春芳;;送粉式激光熔覆能量利用率的分析模型[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
9 黄延禄;杨永强;;双方程边界耦合法激光熔覆传质过程数值模拟[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
10 刘继常;;激光熔覆工艺理论与试验研究[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 翟扬;激光熔覆硼、钛材料市场海阔天空[N];中国有色金属报;2003年
2 汤兆宏;激光熔覆专利技术修复绥中电厂80万千瓦汽轮机围带铆钉损伤[N];中国电力报;2008年
3 记者 赵静;激光熔覆术成功再造煤矿机械[N];中国煤炭报;2013年
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1 熊征;激光熔覆强化和修复薄壁型零部件关键技术基础研究[D];华中科技大学;2009年
2 黄凤晓;激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D];吉林大学;2011年
3 张庆茂;送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
4 张三川;送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究[D];郑州大学;2002年
5 李明喜;钴基合金及其纳米复合材料激光熔覆涂层研究[D];东南大学;2004年
6 郑敏;钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究[D];兰州理工大学;2008年
7 王明娣;基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 李嘉宁;钛合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷复合涂层组织结构与耐磨性的研究[D];山东大学;2012年
9 张尧成;激光熔覆INCONEL 718合金涂层的成分偏聚与强化机理研究[D];上海交通大学;2013年
10 藏辰峰;辊道辊用20钢表面激光熔覆耐磨损涂层研究[D];东北大学;2012年
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1 于涛;铝青铜表面激光熔覆镍基合金温度场的数值模拟[D];兰州理工大学;2009年
2 孙宽;激光熔覆修复技术的研究[D];河北工业大学;2006年
3 刘常乐;载气式激光熔覆送粉器的研制[D];天津工业大学;2003年
4 徐大鹏;基于激光熔覆的金属零件快速制造工艺研究[D];江苏大学;2006年
5 高爱兵;送粉式激光熔覆温度场的有限元模拟[D];浙江工业大学;2010年
6 郝明仲;激光熔覆工艺参数优化及其自适应有限元分析[D];大连理工大学;2012年
7 贺敬地;自动流量平衡阀端帽的激光熔覆工艺与装置研究[D];青岛理工大学;2011年
8 李媛媛;同轴送粉式激光熔覆气体—粉末流对熔池形貌的影响研究[D];湖南大学;2012年
9 张英余;2Cr13不锈钢轴套激光熔覆制造技术与工艺研究[D];中北大学;2013年
10 李大生;激光熔覆金属层晶粒形成模型及其试验研究[D];湖南大学;2008年
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