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电磁搅拌辅助激光熔覆化纤切断刀的初步研究

杨东升  
【摘要】: 化纤切断刀在化纤工业中有着广泛的应用,耗用量大,其对刀具材料的硬度、耐磨性和冲击韧性等性能要求较高,现有制备方法造价高,工艺复杂。激光熔覆是一种能在低质基材表面上获得高性能覆层的表面处理技术,电磁搅拌是一种能显著减少液态金属凝固过程中的缺陷和提高凝固组织性能的半固态加工技术。本文将激光熔覆技术应用到化纤切断刀的制备中,并利用电磁搅拌技术来提高切断刀熔覆层质量,将可以降低切断刀的制造成本。 分析与界定了化纤切断刀对材质的性能要求,确定了激光熔覆制备化纤切断刀以55Si2Mn弹簧钢为基材,以WC-Co硬质合金粉末为主,添加适量Al、TiC粉的覆层粉末配方。进行了激光熔覆制备化纤切断刀的实验,探讨了硬质合金粉末成份对熔覆组织、硬度的影响,分析了硬质合金激光熔覆产生气孔、裂纹的原因以及抑制措施。 利用现有的一台最大输出水平旋转磁场强度为75mT的电磁搅拌器,对比了在不同的搅拌强度下电磁搅拌对激光熔覆硬质合金熔覆层质量的影响。实验结果表明:电磁搅拌能消除气孔、裂纹等熔覆层缺陷,细化熔覆层组织,均匀化WC硬质相分布,提高了覆层的显微硬度和屈服极限。对WC-Co硬质合金熔覆粉末而言,在输出最大磁场强度范围内,电磁搅拌强度越大,对熔覆层质量改善越明显。 提出了电磁搅拌对激光熔覆凝固组织控制模型图,调整与优化熔覆参数,在55Si2Mn弹簧钢基体上熔覆WC-Co硬质合金粉末,得到了无气孔裂纹缺陷、组织细密、平均硬度达到HV0.21350激光熔覆层,组织性能满足了化纤切断刀的要求。


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