邢東倫 王亦奇 柯長松 鮑曼雨 汪瑞軍
摘 要: 等離子堆焊是一種與基體呈冶金結(jié)合的表面處理技術(shù),具有效率高、成本低、操作簡單及應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。簡述了等離子堆焊的基本原理,并從等離子堆焊工藝參數(shù)、等離子堆焊輔助工藝、等離子堆焊數(shù)值模擬,以及等離子堆焊技術(shù)在農(nóng)機零部件中應(yīng)用4 個方面,總結(jié)了等離子堆焊技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。其中,等離子堆焊工藝參數(shù)方面,著重介紹了堆焊電流、堆焊速度和送粉速率對堆焊層性能的影響;等離子堆焊輔助工藝方面,重點闡述了超聲、磁場和熱處理3 種輔助工藝在提高堆焊層質(zhì)量方面的作用。最后展望了等離子堆焊技術(shù)在農(nóng)機零部件中應(yīng)用的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:等離子堆焊;農(nóng)機零部件;工藝參數(shù);輔助工藝;數(shù)值模擬
中圖分類號:TG455文獻標識碼:A文章編號:2095-1795(2023)08-0092-08
DOI:10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.08.016
0 引言
1957 年,Robert Gage 發(fā)明了等離子弧焊。20 世紀80 年代后,等離子堆焊技術(shù)在世界范圍內(nèi)快速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域從表面修復擴展到制造業(yè)。20 世紀90 年代以來,先進制造技術(shù)快速發(fā)展,隨著數(shù)字化、自動化技術(shù)能力的提升,可以對堆焊過程的各種工藝參數(shù)進行自動檢測、模擬和控制,同時能夠?qū)Υ罅康脑囼灁?shù)據(jù)進行快速計算處理,建立工藝數(shù)據(jù)庫,大大提高了等離子堆焊自動化和智能化程度。
等離子堆焊與普通電弧焊相比,能量更集中,工件的稀釋率和變形更低,加工精度也更高,與激光熔覆和電子束堆焊相比,操作簡單、應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)效率更高和成本更低,是一種極具優(yōu)勢的表面處理技術(shù)[1-4]。近年來,國內(nèi)眾多單位經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用實踐,研制了一系列先進的等離子堆焊智能化裝備,廣泛應(yīng)用于零部件的修復或制造。
1 等離子堆焊技術(shù)
1.1 概念
等離子堆焊本質(zhì)為鎢極氬弧焊,是鎢極氬弧焊技術(shù)的升級。使用水冷噴嘴對鎢極氬弧進行機械壓縮、熱壓縮,同時電弧本身產(chǎn)生磁致壓縮,3 重壓縮效應(yīng)使等離子弧具有能量集中、溫度高和焰流速度大,并且剛直性好的顯著特點,鎢極氬弧焊與等離子堆焊對比如圖1 所示[5-7]。
1.2 工作原理
電極與噴嘴之間及電極與工件之間分別加上直流電壓。在高頻電壓的作用下使電極與噴嘴之間產(chǎn)生高頻火花,該火花使電極與噴嘴之間的氣體電離而使直流電壓導通,產(chǎn)生的電弧稱之為引弧。在引弧的作用下,電極與工件之間的氣體電離引發(fā)電壓導通產(chǎn)生了轉(zhuǎn)移弧,轉(zhuǎn)移弧經(jīng)水冷噴嘴的壓縮產(chǎn)生能量特別集中、溫度遠高于普通電弧的等離子體。合金粉末在載氣的作用下被送至等離子體電弧區(qū),合金粉末被電弧加熱熔化,并噴熔到工件的表面,同時電弧還對工件的表面進行加熱,使粉末與工件表面的金屬一起熔化,實現(xiàn)冶金結(jié)合。保護氣主要保護金屬熔池不被周圍的空氣所氧化,以獲得高質(zhì)量的堆焊層。工作原理如圖2所示。
1.3 性能特點
等離子堆焊主要性能特點:①等離子弧區(qū)溫度高,可以熔化難熔的材料;②等離子弧能量密度大,堆焊效率高;③熱影響區(qū)小,低稀釋率和低熱量輸入,可以堆焊很薄的工件;④堆焊穩(wěn)定性好,熔覆層均勻致密,堆焊表面質(zhì)量能精確控制;⑤堆焊過程易實現(xiàn)機械自動化和智能化[8-9]。
2 等離子堆焊工藝
2.1 工藝參數(shù)
等離子堆焊過程中涉及工藝參數(shù)眾多,主要包括堆焊電流、堆焊速度、送粉速率、電弧電壓、離子氣流量和焊槍工作距離等,這些工藝參數(shù)直接影響堆焊層的質(zhì)量,其中最重要的是堆焊電流、堆焊速度和送粉速率3 個參數(shù)。KARTSEV S V[10] 通過大量的科學研究,獲得了表征各工藝參數(shù)在等離子堆焊過程中作用的多項式回歸方程,對研究等離子堆焊技術(shù)提供了理論支撐。等離子堆焊主要工藝參數(shù)及作用如表1 所示[11]。
2.2 堆焊電流
堆焊電流是等離子堆焊過程中最主要的一個參數(shù)。堆焊電流增加,等離子弧能量增大,熔化能力增加;如果堆焊電流過小,堆焊粉末不易熔化,堆焊層與工件無法形成良好的冶金結(jié)合,易造成氣孔和夾雜等缺陷。鄧德偉等[12] 利用等離子堆焊技術(shù)在不銹鋼表面堆焊Fe90 自熔性合金粉末,研究結(jié)果顯示,堆焊層組織由馬氏體、(Cr,F(xiàn)e)7C3、CrFeB、CrB 和Fe3Si 等相組成,硬度是基材的3~5 倍,磨損量相較基材下降80% 左右;當堆焊電流130 A 時,堆焊層的硬度最高,耐磨性最好。薛海濤等[13] 采用等離子堆焊技術(shù)在310S 奧氏體不銹鋼表面堆焊T800 合金,研究了堆焊電流對涂層組織及硬度的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),增大電流不僅會減少Co3Mo2Si 相的含量,還會改變Co3Mo2Si 相在組織中的狀態(tài);隨電流增大,堆焊層硬度減??;適當增加堆焊電流可以細化組織,但是堆焊電流過高,會增加熔深,進而增大堆焊層的稀釋率。DEUIS R L 等[14] 研究發(fā)現(xiàn),提高電流,堆焊層孔隙率會減少,并且粒度在一定范圍內(nèi)的堆焊粉末,可以避免燒損,球狀的粉末更適宜于堆焊。王俊杰等[15] 采用等離子堆焊技術(shù)在Q235 鋼表面上制備了鎳基碳化鎢涂層,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),降低堆焊電流,能夠有效防止碳化鎢的沉積,涂層硬度增加。
2.3 堆焊速度
堆焊速度是等離子堆焊重要的一個工藝參數(shù)。堆焊速度影響熔池的大小及存續(xù)時間;堆焊速度增加,熱輸入量減小;堆焊速度太低,熱輸入量過大,基材會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。來佑彬等[16] 采用等離子熔覆鈷基合金,研究殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,以獲取最優(yōu)的工藝參數(shù),進而降低殘余應(yīng)力,研究結(jié)果顯示,堆焊電流對熔覆起點和終點的殘余應(yīng)力影響較為明顯;在其余位置和方向上,堆焊速度的影響最大。于克東等[17] 采用等離子熔覆技術(shù)制備鎳基碳化鎢熔覆層,研究了堆焊速度對熔覆層組織和耐蝕性的影響,研究結(jié)果表明,增加堆焊速度,熔覆層組織由等軸晶轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲?;當堆焊速?20 mm/min 時,熔覆層自腐蝕電流密度最小,自腐蝕電位最高,耐腐蝕性能最好。劉艷等[18] 對馬氏體不銹鋼表面進行等離子熔覆工藝優(yōu)化研究,研究結(jié)果顯示,送粉速率對寬高比的影響最大,堆焊速度次之。當堆焊速率300 mm/min、電流大小140 A 和送粉速率30 r/min 時,焊道的稀釋率和寬高比最小,在熱影響區(qū)內(nèi)晶粒較小。SIVA K 等[19] 采用等離子堆焊技術(shù)在316 L 不銹鋼表面堆焊鎳基合金涂層,研究堆焊工藝參數(shù)對堆焊道形狀的作用,研究結(jié)果顯示,當增加堆焊電流時,稀釋率、滲透率和焊道面積均增加;當增加堆焊速度時,稀釋率、滲透率、焊道寬度和焊道面積均減小。
2.4 送粉速率
送粉速率也是等離子堆焊的一個重要工藝參數(shù)。送粉速率大,堆焊層厚,如果過大,則粉末不充分熔化;反之,則堆焊層薄。王儀等[20] 采用等離子堆焊工藝在35SiMn 鋼上堆焊馬氏體不銹鋼粉末,研究堆焊層組織及性能分布規(guī)律,研究結(jié)果顯示,堆焊接頭拉伸試樣在熱影響區(qū)斷裂,抗拉強度960 MPa。當送粉速率20 r/min、堆焊速度200 mm/min 和堆焊電流130A 時,堆焊工件的抗拉強度為基材的87%。朱凱等[21] 采用等離子堆焊技術(shù)堆焊司太立合金,研究了堆焊工藝參數(shù)對堆焊層稀釋率的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),對堆焊層稀釋率影響最大的因素為送粉量,其次為堆焊電流,影響最小為堆焊速度。石端虎等[22] 采用等離子弧焊技術(shù)在低碳鋼板表面上堆焊Fe90 合金粉末,研究在不同堆焊工藝條件下堆焊層組織的演變規(guī)律,試驗結(jié)果表明,增大送粉速率,堆焊層晶粒尺寸變小,并且組織更均勻,如圖3 所示。由圖3 可知,增大送粉速率,堆焊層晶粒變細,組織變得均勻;當送粉速率20 g/min 時,枝狀晶、柱狀晶和長條狀晶枝相互交錯,晶粒大小各異,排列無明顯規(guī)律;當送粉速率增加到25 g/min 時,堆焊層組織相對均勻,主要由共晶碳化物與魚骨狀晶枝組成;當送粉速率增加至30 g/min 時,堆焊層中均勻分布著細小的胞狀晶組織。
堆焊電流、堆焊速度和送粉速率3 個參數(shù)相互影響,需要綜合考慮,通常采用正交試驗等方法,建立最優(yōu)化的工藝參數(shù)組合。劉金生等[23] 在Q235 鋼表面制備了Fe90 合金涂層,研究了送粉速率、堆焊電流和送粉氣流量對涂層性能的作用,結(jié)果顯示,送粉速度30 g/min、焊接電流180 A 和送粉氣體流量2.5 L/min,堆焊層硬度最大,耐磨性能最好。張潔[24] 采用等離子堆焊在HT250 表面制備Ni45 合金涂層,獲得最優(yōu)工藝參數(shù)為堆焊電流55A、送粉速率10 g/min 和堆焊速度1.0 mm/s,影響涂層性能因素主次順序依次為堆焊電流、送粉速率和堆焊速度。
3 等離子堆焊輔助工藝
等離子堆焊過程是快速熔化和快速凝固,會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,易導致工件變形及在堆焊層中產(chǎn)生裂紋等問題。將輔助加工技術(shù)與等離子堆焊技術(shù)相結(jié)合,能夠改善堆焊層質(zhì)量缺陷,進而提高堆焊層的組織和性能。目前采用的輔助加工工藝主要有磁場、超聲振動、熱處理、機械振動和感應(yīng)加熱等工藝。等離子堆焊輔助工藝已成為改善等離子堆焊層質(zhì)量的研究熱點[25]。
3.1 超聲輔助工藝
在金屬凝固過程中,采用超聲振動,超聲波的空化和聲流作用使剛生長的晶枝斷開,形成新的形核質(zhì)點,細化晶粒效果顯著[26-27]。超聲振動加速熔池中氣體排出,進而減少氣孔;它還可以在熔池內(nèi)產(chǎn)生聲壓梯度,促使熔液流動,實現(xiàn)合金元素均勻化[28]。WU CS 等[29]、趙晨昱[30] 研究了超聲振動輔助等離子弧焊,采用在鎢極尾端施加超聲振動的方法,研究結(jié)果表明,等離子弧得到進一步的壓縮,提高了電弧壓力,增強了等離子弧的穿孔能力,提高了堆焊效率。顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),超聲振動細化了晶粒,提高了力學性能。
房寶星[31] 進行了脈沖功率超聲輔助穿孔等離子焊接試驗研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),施加脈沖功率的超聲振動與連續(xù)功率超聲振動相比,提高了聲能的利用效率,穿孔時的峰值電流更小,而且焊接速度更快。張寧等[32] 采用超聲輔助等離子弧堆焊技術(shù)制備了Ni60A 涂層,結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可知,增大超聲功率,堆焊層、熔合區(qū)和基體的顯微硬度都有提高。未超聲時堆焊層的顯微組織較為粗大,增強顆粒為大的塊狀和長條狀,并且分布集中;由于超聲振動細化晶粒的作用,超聲800 W 振動時,堆焊層的顯微組織明顯細小,增強顆粒也變小,并且分散更加均勻,利于提高堆焊層的硬度。
3.2 磁場輔助工藝
在等離子堆焊過程中,施加磁場會改變?nèi)鄢刂薪饘倬Я5慕Y(jié)晶方向,提高能量起伏可以提高形核率,并且由于電磁場對于熔池的攪拌效應(yīng),使堆焊層中的枝晶破碎,更多的形核質(zhì)點得以形成,進而細化了晶粒[33]。
LI Y 等[34-35] 在等離子熔覆過程中施加磁場,其對熔池的對流運動產(chǎn)生顯著影響,促進了熔池的散熱,加速了熔池的冷卻速度,抑制了柱狀晶的生長;在熔池冷卻過程中,磁場使樹枝晶不能正常生長,增加了涂層中的形核質(zhì)點,細化了晶粒,從而減少偏析。丁春輝等[36] 在等離子堆焊過程中施加橫向交流磁場,對堆焊層的顯微組織、物相組成、硬度和耐磨性等進行了研究, 結(jié)果顯示, 當磁場頻率40 Hz、磁場電流2.5 A 和焊接電流160 A 時,堆焊層的硬度最大61.5 HRC,耐磨性最好,此時磁場的攪拌作用明顯,在堆焊層中,晶粒細化,析出硬質(zhì)相增多,并且均勻分布,起到牢固的“釘扎”作用,有效地提高了堆焊層的硬度及耐磨性能。AHMADDAR D 等[37] 施加磁場于焊接垂直方向,研究了磁場對焊接電弧的作用,應(yīng)用磁場優(yōu)化了熔池和熔寬。張楠[38] 研究發(fā)現(xiàn),當施加磁場的方向與重力的方向一致時,孔隙率隨著施加磁場力的增加而減小。SAYFULLIN R N 等[39] 在縱向磁場的作用下制備了等離子堆焊涂層,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與無磁場相比,在磁場作用下,堆焊涂層的焊道寬度增加了25%,合金元素的燒損也減少;當縱向磁場的強度16.1 mT 時,堆焊涂層的性能更佳,如果再增加磁場強度,涂層形成的良好條件會破壞,這時易產(chǎn)生飛濺。
3.3 熱處理輔助工藝
等離子堆焊層內(nèi)部存有殘余應(yīng)力,經(jīng)熱處理后能夠消除部分殘余應(yīng)力,避免堆焊層的開裂,進而提高工件的綜合性能。王賽龍[40] 采用熱處理工藝,改善了等離子熔覆層中碳化物分布不均勻及應(yīng)力集中的問題,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在淬火溫度1 150 °C 時,隨著回火溫度的增加,耐摩擦磨損性能先升后降,在回火溫度500 °C處理后熔覆層的摩擦系數(shù)最小,磨損失重量最少;而熔覆層的耐腐蝕性能逐漸提升,在回火溫度700 °C 處理后熔覆層的耐腐性能最好。DENG H X 等[41] 研究了700 °C 退火處理工藝對等離子堆焊鈷基合金的組織和力學性能的影響,研究結(jié)果表明,熱處理后組織更均勻,生成的Cr23C6 硬質(zhì)相提高了堆焊層的硬度,堆焊層中的殘余應(yīng)力明顯消失。KIM T Y 等[42] 制備了鎳基合金涂層,放置在真空處理爐中保溫60 min 進行熱處理,研究結(jié)果表明,涂層在1 100 °C 進行熱處理后,在pH 值13 和8 環(huán)境下表現(xiàn)出最優(yōu)的耐腐蝕性能。戴軍等[43] 在Q235 鋼表面制備了Stellite6 合金涂層,涂層在1 100 °C 保溫15 h 后在空氣中冷卻,研究其組織和性能,結(jié)果表明,涂層中由細小的枝晶生長為粗大的樹枝晶,另外,熱處理的析出強化作用也提高了涂層的硬度。KATSICH C 等[44] 研究了熱處理工藝對鎳基及鐵基堆焊層磨損性能的影響,研究結(jié)果表明,在鎳基堆焊層中,熱處理對堆焊層的影響較小,耐磨性能稍微下降;而在鐵基堆焊層中,熱處理使組織發(fā)生轉(zhuǎn)變,顯著地影響了鐵基堆焊層的耐磨性能。陳穩(wěn)[45]采用等離子堆焊技術(shù)在熱鍛模表面制備了鎳基碳化鎢堆焊層,經(jīng)退火處理后堆焊層的裂紋敏感性明顯降低,WC 顆粒分布也得到改善。在700 °C 退火處理后,花瓣狀的枝晶得到細化;在800 °C 退火處理后,組織更均勻,基材和堆焊層之間的結(jié)合更好,堆焊層的力學性能得以提高;經(jīng)過200 次熱循環(huán)試驗后,在800 °C退火處理的堆焊層裂紋最少,抗熱疲勞性能最好。
4 等離子堆焊數(shù)值模擬
等離子堆焊工藝參數(shù)繁多,通常會需要對大量的試驗數(shù)據(jù)進行匯總歸納以確定最優(yōu)的參數(shù)組合,在等離子堆焊過程中還會有高焓、強光及劇烈的化學反應(yīng),導致試驗觀測難度較高,費時費力。而采用數(shù)值模擬可以描述等離子堆焊過程中傳統(tǒng)觀測方法不能監(jiān)控的現(xiàn)象,對研究等離子堆焊技術(shù)有較大的幫助。
劉海華[46] 采用有限元方法,對外加高頻磁場作用下的熔池成形機理進行了數(shù)值模擬分析,研究結(jié)果表明,在施加磁場作用下,最大流速位置由熔池中心變?yōu)槿鄢氐撞亢腿鄢厣媳砻?,并且流速更均勻;此外,附加電磁力和熔池兩?cè)的部分表面張力相抵消,實現(xiàn)了控制熔池成形的目的;通過堆焊試驗對仿真結(jié)果進行驗證分析,發(fā)現(xiàn)兩者吻合度較好。朱雪偉等[47] 根據(jù)熱源簡化法,模擬鑄鐵在等離子轉(zhuǎn)移弧加熱下的溫度場分布,通過分析橫截面最高溫度的分布曲線規(guī)律,進而能夠預測鐵相的組成,如圖5 所示。
劉少奎[48] 研究在347H 不銹鋼密封環(huán)的表面上堆焊鈷基合金,建立了密封環(huán)堆焊有限元數(shù)值模型,在不同工藝條件下堆焊層的應(yīng)力場及溫度場的分布,對制備大尺寸密封環(huán)鈷基合金堆焊層采用等離子堆焊的工藝優(yōu)化及實際生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。LUGSCHEIDERE 等[49] 對渦輪葉片的等離子堆焊層進行了有限元仿真,對堆焊速度、堆焊粉末和送粉速率等各工藝參數(shù)進行了總結(jié)分析,并研究了渦輪葉片的熱應(yīng)力分布。楊興林等[50] 采用ABAQUS 有限元軟件,對在排氣閥表面上等離子堆焊高強度合金粉末的應(yīng)力和變形情況進行了數(shù)值模擬,研究結(jié)果表明,試驗結(jié)果和UMATHT 程序計算出的殘余應(yīng)力值吻合度較高,殘余應(yīng)力受基材自身的影響較大,基本以焊縫為中心呈對稱分布,焊縫的變形量比較小,主要位于焊縫中間位置。
5 等離子堆焊在農(nóng)機零部件中應(yīng)用
由于等離子堆焊技術(shù)的優(yōu)越性能和顯著特點,其廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械行業(yè),最主要應(yīng)用于耕整機械入土部件和收獲機械易損部件上,以提高零部件的耐磨性,延長使用壽命。
郝建軍等[51] 采用等離子弧堆焊技術(shù)在旋耕刀表面上制備了Fe/WC/CeO2 金屬陶瓷復合涂層,如圖6 所示。由圖6 可知,經(jīng)過土槽試驗和田間試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與65Mn 材質(zhì)旋耕刀相比,F(xiàn)e/WC/CeO2 堆焊層旋耕刀的磨損量降低了71%;與Fe/WC 堆焊層旋耕刀相比,F(xiàn)e/WC/CeO2 堆焊層旋耕刀的磨損量降低了17%;Fe/WC/CeO2 堆焊層具有較好的耐蝕、耐磨和耐沖擊的綜合性能。
張校珩[52] 采用等離子堆焊技術(shù),在65Mn 果園割草刀片表面上制備了Fe-Cr 合金堆焊層,并進行了微波熱處理,割草刀片宏觀磨損形貌對比如圖7 所示。由圖7 可知,帶有堆焊層的割草刀片磨損率為普通割草刀片的1/3,使用壽命大約提高了3 倍,展現(xiàn)出了較好的耐磨性能。
邱新偉[53] 采用等離子堆焊技術(shù)在犁鏟表面上進行堆焊鎳基碳化鎢耐磨合金粉,堆焊層厚度1.1 mm;等離子堆焊犁鏟的平均硬度HRC60.4,而65Mn 犁鏟的平均硬度HRC38.36,大大提高了硬度;顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),堆焊層沒有明顯的孔隙,組織非常致密,基材和堆焊層之間呈現(xiàn)良好的冶金結(jié)合;田間試驗結(jié)果如圖8所示,等離子堆焊耐磨犁鏟的平均使用壽命比65Mn 犁鏟提高了2.58 倍,耐磨性能更好。
韓照坤[54] 采用等離子熔覆工藝,在深松鏟尖表面上制備鎳基碳化鎢復合涂層(Ni60+50%WC),通過方差分析、正交試驗和磨損試驗,獲得制備涂層的最佳工藝參數(shù):工作電流130A、掃描線速度13 cm/min、送粉速率40 g/min,熔覆距離10 mm 和離子氣體流量0.8 m3/h;對深松鏟以最佳工藝參數(shù)制備耐磨涂層,并與傳統(tǒng)焊條工藝熔覆的深松鏟進行對比,分別進行了田間試驗,結(jié)果表明,等離子熔覆涂層的深松鏟,耐磨性大約提高了2 倍,顯著提高了使用壽命。
6 結(jié)束語
等離子堆焊技術(shù)是一種綠色制造技術(shù),在眾多表面處理技術(shù)中,性價比高,特別適用于農(nóng)機零部件表面處理,以增強性能,具有廣闊的發(fā)展前景,但也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。由于農(nóng)機零部件需求的性能高端化、尺寸復雜化和材質(zhì)多元化,對等離子堆焊工藝提出了更高的要求,采用數(shù)值模擬技術(shù)研究多物理場耦合的應(yīng)力場和溫度場的分布規(guī)律,優(yōu)化等離子堆焊工藝參數(shù),對揭示等離子堆焊層成型機理和提高涂層質(zhì)量有重要的意義。積極開展等離子堆焊輔助工藝研究,融合多專業(yè)進行復合技術(shù)開發(fā),解決堆焊層的開裂和氣孔等質(zhì)量問題,提升等離子堆焊技術(shù)在農(nóng)機零部件制造行業(yè)的競爭力。
參考文獻
張松,張文吉,崔文東,等.馬氏體不銹鋼等離子堆焊鐵基合金組織及磨損性能[J].沈陽工業(yè)大學學報,2019,41(2):148-153.
ZHANG Song, ZHANG Wenji, CUI Wendong, et al. Microstructureand wear properties of Fe based alloy deposited on martensitic stainlesssteel with plasma surfacing[J]. Journal of Shenyang University ofTechnology,2019,41(2):148-153.
許可可,陳克選,仇文杰,等.等離子弧增材制造設(shè)備與其工藝研究[J].熱加工工藝,2017,46(23):221-224.
XU Keke, CHEN Kexuan, QIU Wenjie, et al. Study on equipmentand process of plasma arc additive manufacturing[J]. Hot WorkingTechnology,2017,46(23):221-224.
宋玲玲,馬曉磊,郭健,等.65Mn 鐵基等離子堆焊層組織及耐磨性能研究[J].鑄造技術(shù),2018,39(7):1 528-1 529.
SONG Lingling, MA Xiaolei, GUO Jian, et al. Microstructure andwear resistance of 65Mn based on ferrous composite coating by plasmasurfacing welding[J]. Foundry Technology, 2018, 39( 7) : 1 528-1 529.
VEINTHAL R, SERGEJEV F, ZIKIN A, et al. Abrasive impactwear and surface fatigue wear behaviour of Fe-Cr-C PTA overlays[J].Wear,2013,301(1/2):102-108.
SAHOO A, TRIPATHY S. Development in plasma arc weldingprocess:a review[J].Materials Today:Proceedings,2021,41:363-368.
王宗杰.熔焊方法及設(shè)備[6] 物理學[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.MOMIN A G,KHATRI B C,SHAH U V,et al.Parameters for claddingusing plasma transfer arc welding:a critical[J].Materials Today:Proceedings,2023,77:614-618.
唐景富.堆焊技術(shù)及實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.
RAJEEV G P,KAMARAJ M,BAKSHI S R.Comparison of micro- structure, dilution and wear behavior of Stellite 21hardfacing on H13steel using cold metal transfer and plasma transferred arc welding processes[J].Surface & Coatings Technology,2019,375:383-394.
KARTSEV S V.Mathematical model of optimization of controlled parametersof the plasma surfacing technological process of wear-resistantcoatings[J].Journal of Machinery Manufacture and Reliability,2020,49(9):823-828.
鄧德偉,陳蕊,張洪潮.等離子堆焊技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機械工程學報,2013,49(7):106-112.
DENG Dewei,CHEN Rui,ZHANG Hongchao.Present status and developmenttendency of plasma transferred arc welding[J]. Journal ofMechanical Engineering,2013,49(7):106-112.
鄧德偉,劉海英,張林,等.電流對等離子堆焊Fe90 組織與性能的影響[J].材料熱處理學報,2017,38(7):138-144.
DENG Dewei,LIU Haiying,ZHANG Lin,et al.Effect of current onmicrostructure and properties of Fe90 alloy overlay coatings deposited byplasma transferred arc welding[J]. Transactions of Materials and HeatTreatment,2017,38(7):138-144.
薛海濤, 王漢清, 靳偉, 等. 等離子弧粉末堆焊工藝參數(shù)對T800 堆焊層組織及硬度的影響[J]. 焊接技術(shù), 2017, 46( 3) :6-8.
XUE Haitao, WANG Haiqing, JIN Wei, et al. Effect of plasmapowder surfacing parameters on microstructure and hardness of T800 surfacinglayer[J].Welding Technology,2017,46(3):6-8.
DEUIS R L,YELLUP J M,SUBRAMANIAN C.Metal-matrix compositecoatings by PTA surfacing[J]. Composites Science & Technology,1998,58(2):299-309.
王俊杰,楊軍,鄒德寧,等.堆焊工藝參數(shù)與碳化鎢含量對鎳基碳化鎢涂層性能的影響研究[J].礦冶工程,2020,40( 4):130-134.
WANG Junjie, YANG Jun, ZOU Dening, et al. Influence of surfacingprocess parameters and tungsten carbide content on properties ofnickel-based tungsten carbide coatings[J]. Mining and MetallurgicalEngineering,2020,40(4):130-134.
來佑彬,王冬陽,楊波,等.工藝參數(shù)對鈷基合金等離子熔覆殘余應(yīng)力的影響[J].表面技術(shù),2019,48(6):314-321.
LAI Youbin,WANG Dongyang,YANG Bo,et al.Influence of processparameter on the residual stress of the co-based alloy plasma cladding[J].Surface Technology,2019,48(6):314-321.
于克東,趙偉,李鎮(zhèn),等.掃描速度對等離子熔覆WC 增強鎳基合金涂層組織與耐蝕性的影響[J].焊管,2023,46(3):20-25.
YU Kedong, ZHAO Wei, LI Zhen, et al. Study on influence of thescanning speed on microstructure and corrosion resistance of plasma claddingWC reinforced nickel based alloy coating[J]. Welded Pipe andTube,2023,46(3):20-25.
劉艷,張林杰,張建勛,等.不同工藝參數(shù)對高硬度鐵粉等離子弧增材熔覆的影響[J].精密成形工程,2020,12(1):14-19.
LIU Yan,ZHANG Linjie,ZHANG Jianxun,et al.Influences of differentprocess parameters on plasma arc cladding of high hardness stainlessiron powder[J].Journal of Netshape Forming Engineering,2020,12(1):14-19.
SIVA K,MURUGAN N,RAGHUPATHY V P.Modelling,analysisand optimisation of weld bead parameters of nickel based overlaydeposited by plasma transferred arc surfacing[J].Archives of Computa-
tional Materials Science and Surface Engineering, 2009, 1( 3) : 174-182.
王儀,劉艷,牛靖,等.35SiMn 鋼等離子堆焊不銹鋼粉的組織及性能研究[J].精密成形工程,2020,12(1):7-14.
WANG Yi,LIU Yan,NIU Jing,et al.Microstructure and propertiesof 35SiMn steel plasma surfacing welding stainless steel powder[J].Journal of Netshape Forming Engineering,2020,12(1):7-14.
朱凱,闕梅福,朱治愿,等.司太立合金等離子弧堆焊工藝參數(shù)對焊層稀釋率的影響[J].焊接技術(shù),2014(9):37-40.
ZHU Kai, QUE Meifu, ZHU Zhiyuan, et al. Effect of technologyparameters on rate of dilution of Stellite coating deposited by plasma arcsurfacing[J].Welding Technology,2014(9):37-40.
石端虎,張文波,沙靜,等.不同焊接工藝下等離子弧焊堆焊層組織演變研究[J]. 徐州工程學院學報( 自然科學版) , 2018,33(2):47-52.
SHI Duanhu, ZHANG Wenbo, SHA Jing, et al. Research on structureevolution of plasma arc welding layer under different welding process[J]. Journal of Xuzhou Institute of Engineering ( Natural ScienceEdition),2018,33(2):47-52.
劉金生,馬躍進,楊杰,等.工藝參數(shù)對鉆桿接頭Fe90 等離子堆焊層組織及性能的影響[J].金屬熱處理,2016,41( 9):115-118.
LIU Jinsheng, MA Yuejin, YANG Jie, et a1. Effect of processingparameters on microstructure and properties of Fe90 plasma surfacinglayer for drill pipe joint[J].Heat Treatment of Metals,2016,41( 9):115-118.
張潔.等離子熔覆再制造發(fā)動機缸蓋的組織及性能研究[D].西安:西安理工大學,2019.
ZHANG Jie. Study on microstructure and properties of enginecylinderhead remanufactured by plasma cladding[D]. Xi'an: Xi'an Universityof Technology,2019.
時運,杜曉東,莊鵬程,等.等離子熔覆技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J].表面技術(shù),2019,48(12):23-34.
SHI Yun,DU Xiaodong,ZHUANG Pengcheng,et al.Research anddevelopment trend of plasma cladding technology[J]. Surface Technology,2019,48(12):23-34.
CUI Y, XU C L, HAN Q. Effect of ultrasonic vibration on unmixedzone formation[J].Scripta Materialia,2006,55(11):975-978.
XU Zhiwu,YAN Jiuchun,WU Gaohui,et al.Interface structure andstrength of ultrasonic vibration liquid phase bonded joints ofAl2O3/6061Al composites[J]. Scripta Materialia, 2005, 53( 7) :835-839.
FAN Qingkai, CHEN Chao, FAN Chenglei, et al. Ultrasonic inducesgrain refinement in gas tungsten arc cladding AlCoCrFeNi high-entropyalloy coatings[J]. Materials Science & Engineering: A, 2021,821:141 607.
WU C S, ZHAO C Y, ZHANG C, et a1. Ultrasonic Vibration-AssistedKeyholing Plasma Arc Welding[J]. Welding Journal, 2017,96(8):279-286.
趙晨昱. 超聲振動輔助穿孔等離子弧焊工藝及其機理的研究[D].濟南:山東大學,2017.
ZHAO Chenyu.Process and mechanism of ultrasonic vibration assistedkeyholing plasma arc welding[D].Jinan:Shandong University,2017.
房寶星.脈沖功[31] 率超聲輔助穿孔等離子弧焊接的工藝試驗研究[D].濟南:山東大學,2021.
FANG Baoxing. Experimental study on keyholing plasma arc weldingassisted by pulsed power ultrasonic vibration[D]. Jinan: ShandongUniversity,2021.
張寧,劉小雯,儲杰,等.超聲輔助等離子弧堆焊 Ni60AA 涂層相控陣超聲檢測和性能的研究[J].徐州工程學院學報 (自然科學版),2022,37(3):21-27.
ZHANG Ning,LIU Xiaowen,CHU Jie,et al.Phased array ultrasonictesting and performance of Ni60AA coating by ultrasonic-assistedplasma arc surfacing[J]. Journal of Xuzhou Institute of Technology(Natural Sciences Edition),2022,37(3):21-27.
TSE H C, MAN H C, YUE T M. Effect of electric and magneticfields on plasma control during CO2 laser welding[J].Optics and lasersin engineering,1999,32(1):55-63.
LI Y, ZHANG Y, BI J, et al. Impact of electromagnetic stirringupon weld quality of Al/Ti dissimilar materials resistance spotwelding[J].Materials & Design,2015,83:577-586.
LI M, TAMURA T, OMURA N, et al. Grain refinement ofAZCa912 alloys solidified by an optimized electromagnetic stirring technique[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2016, 235:114-120.
丁春輝,艾星宇,劉政軍,等.磁場作用下反極性等離子弧鐵基耐磨堆焊層組織性能的研究[J]. 熱加工工藝, 2019, 19( 11) :56-60.
DING Chunhui, AI Xingyu, LIU Zhengjun, et al. Study on microstructureand properties of anti-polar plasma arc iron-based hardfacinglayer under magnetic field[J].Hot Working Process,2019,19( 11):56-60.
AHMADDAR M, PARVEZ J. A novel strategy to enhance the androidsecurity framework[J].International Journal of Computer Applications,2014,91(8):37-41.
張楠.電磁復合場對熔覆層氣孔和 WC 顆粒分布影響研究[D].大連:大連理工大學,2019.
ZHANG Nan.Study on the effect of electromagnetic composite field onthedistribution of pore and WC particles in cladding layer[D]. Dalian:Dalian University of Technology,2019.
SAYFULLIN R N, RAFIKOV I A, PAVLOV A P. Plasma depositionof powder materials in a magnetic field[J].Welding International,2016,30(5):372-377.
王賽龍.熱處理對WC 增強等離子熔覆密封層組織性能的影響[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2022.
WANG Sailong.The effect of heat treatment on the microstructure andproperties of WC enhanced plasma cladding sealing layer[D]. Hefei:Hefei University of Technology,2022.
DENG H X,SHI H J,TSURUOKA S,et al.Influence of heat treatmenton characteristic behavior of Co-based alloy hardfacing coatings depositedby plasma transferred arc welding[J].Key Engineering Materials,2011,462:593-598.
KIM T Y, KIM J D, KIM Y S. Polarization characteristics of heattreatedni-based self-flux alloy coating in alkaline solution[J]. Journalof Power System Engineering,2014,18(2):37-42.
戴軍,宋瑋琦,張杰,等.熱處理對等離子熔覆鈷基涂層組織及性能的影響[J].熱加工工藝,2015,44(22):194-196.
DAI Jun,SONG Weiqi,ZHANG Jie,et al.Effect of heat treatmenton microstructure and properties of co-based coating by plasmacladding[J].Hot Working Process,2015,44(22):194-196.
KATSICH C, POLAK R. Effect of substrate heat treatment on wearbehavior of Fe- and Ni-based hardfacings[J]. Key Engineering Materials,2016,674:319-324.
陳穩(wěn).熱處理對等離子堆焊WC 增強鎳基覆層組織與熱疲勞性能的影響[D].武漢:武漢理工大學,2020.
CHEN Wen.Effect of heat treatment on microstructure and thermal fatigueproperties of WC reinforced Ni-based coatings by PTAW[D].Wuhan:Wuhan University of Technology,2020.
劉海華.薄壁零件等離子堆焊精確成形控制方法研究[D].天津:天津工業(yè)大學,2018.
朱雪偉, 王海斗, 劉明, 等. 等離子熔覆數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀[J/OL].材料導報,2023.http://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1078.TB.20221110.2159.006.html.
ZHU Xuewei, WANG Haidou, LIU Min, et al. Research status ofnumerical simulation of plasma cladding precesses[J]. Materials Reports,2023.http://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1078.TB.20221110.2159.006.html.
劉少奎.等離子弧堆焊溫度場應(yīng)力場模擬及工藝優(yōu)化[D].天津:河北工業(yè)大學,2018.
LIU Shaokui. Numericalsimulation of temperature and stress field andprocessoptimization for plasma arc powder surfacing[D]. Tianjin:Hebei University of Technology,2018.
LUGSCHEIDER E, NICKEL R. Finite element simulation of a coatingformatting on a turbine blade during plasma spraying[J]. Surfaceand Coatings Technology,2003,174:475-481.
楊興林,何芳,肖裕華,等.排氣閥等離子堆焊高強度合金粉末的殘余應(yīng)力與變形有限元分析[J]. 熱加工工藝, 2022( 15) :128-131.
YANG Xinglin, HE Fang, XIAO Yuhua, et al. Finite element analysisof residual stress and deformation in plasma surfacing high-strengthalloy powder on exhaust valve[J]. Hot Working Process, 2022( 15) :128-131.
郝建軍,占志國,侯俊英,等.旋耕刀Fe/WC/CeO2 等離子堆焊層制備及其組織性能[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2021,37(24):1-8.
HAO Jianjun, ZHAN Zhiguo, HOU Junying, et al. Preparation andmicrostructure properties of Fe/WC/CeO2 plasma surfacing layer forrotary blades[J]. Transactions of the Chinese Society of AgriculturalEngineering,2021,37(24):1-8.
張校珩.果園割草機刀片等離子堆焊層組織和耐磨研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學,2018.
ZHANG Xiaoheng.Microstructure and wear resistance of plasma surfacingcoatings on orchard mower blades[D]. Baoding: Hebei AgriculturalUniversity,2018.
邱新偉.犁鏟耐磨減阻特性分析與試驗研究[D].佳木斯:佳木斯大學,2017.
韓照坤.深松鏟等離子熔覆鎳基復合涂層耐磨性研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學,2015.
HAN Zhaokun. Study on wear resistance of deep-shovel with plasmaspraying nickel-based coating[D]. Baoding: Hebei Agricultural University,2015.