軋機齒面激光熔覆-沖擊制備自潤滑耐磨涂層工藝研究.pdf

1、軋機齒輪作為傳遞動力和扭矩的載體，直接影響機械系統(tǒng)正常運行及軋鋼質(zhì)量。工作于低速重載、周期交變載荷下，處于邊界潤滑狀態(tài)，邊界膜易破裂，磨損是其主要失效形式。常用堆焊工藝進行現(xiàn)場修復(fù)，但堆焊存在能量分散、稀釋率高和熱應(yīng)力大等問題，亟需一種高效修復(fù)齒面磨損的新工藝。本文將激光熔覆/沖擊復(fù)合技術(shù)引入受損齒面再制造領(lǐng)域，開展制備鐵基/MoS2/La2O3自潤滑耐磨涂層工藝研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，開展自潤滑耐磨涂層的制備和組織結(jié)

2、構(gòu)分析。研究激光功率和粉末成分對涂層宏觀形貌、物相、顯微組織和硬度的影響。研究表明：涂層宏觀形貌受激光功率影響顯著，激光功率增加，A類（鐵基）和C類（wtFe:wtMoS2:wtLa2O3=95:4:1）涂層熔高和熔寬遞增，且熔高增幅更為顯著。相比A類涂層物相由硬質(zhì)相和韌性相組成，C類涂層還檢測到MoS2、CrxSy減磨相，且隨著激光功率增加，C類元素分解、重組析出B4C、Fe3C等新相。激光功率和粉末成分對涂層顯微組織影響顯著，隨著激

3、光功率增加，A類涂層底部白亮帶厚度遞減，胞狀晶逐漸向枝狀晶轉(zhuǎn)變；激光功率2.2kW時，相比A類涂層，B類（wtFe:wtMoS2=95:5）和C類涂層樹枝晶上彌散著未分解的MoS2黑色顆粒，黑色顆粒密度隨MoS2含量降低而減小。涂層區(qū)硬度隨MoS2含量降低呈遞增趨勢；激光功率增加，A類涂層硬度先減小后增大，C類涂層硬度呈遞減趨勢。
　　其次，開展基體、堆焊層及自潤滑涂層耐磨性對比試驗研究。分析自潤滑耐磨涂層設(shè)計可行性，研究激光功率

4、和粉末成分對涂層耐磨性的影響。研究表明：相同摩擦磨損條件下，涂層磨損量均小于堆焊層和基體，驗證了本文自潤滑耐磨涂層設(shè)計的可行性。激光功率2.2kW時，隨著MoS2含量降低，涂層磨損量和摩擦系數(shù)先減小后增大，C類涂層磨損量最小為4.3810-3mm3；隨著激光功率增加， A類涂層磨損量和摩擦系數(shù)先減小后增大，C類涂層磨損量和摩擦系數(shù)呈遞增趨勢。基體以磨粒磨損、粘著磨損和疲勞磨損為主，A類涂層以磨粒磨損和疲勞磨損為主，C類涂層以疲勞磨損為主

5、。
　　最后，開展自潤滑涂層激光沖擊前后耐磨性對比試驗研究。研究激光沖擊對自潤滑涂層殘余應(yīng)力、顯微硬度及耐磨性的影響。研究表明：涂層激光沖擊后力學(xué)和耐磨性能強化顯著。沖擊后表面由殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力，應(yīng)力值平均降低260MPa；涂層區(qū)硬度平均值由895.1HV0.3增至932.3HV0.3，沖擊前后相同深度測試點差值沿深度呈遞減趨勢，臨界節(jié)點以下（彈性變形）差值為零；穩(wěn)定階段摩擦系數(shù)由0.18降至0.15，沖擊后相對耐磨性為