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基于轴类零件再制造火焰喷涂高频感应熔覆复合工艺及装备的研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 再制造内涵

1.2.1 再制造的概念

1.2.2 再制造工艺过程

1.2.3 再制造与维修和再循环的区别

1.3 再制造国内外研究与发展状况

1.4 轴类零件再制造研究现状

1.5 论文主要研究内容

第2章 表面再制造关键技术

2.1 热喷涂技术

2.1.1 热喷涂技术简介

2.1.2 热喷涂分类及工艺特性

2.1.3 火焰喷涂原理及其应用

2.2 高频感应熔覆技术

2.2.1 高频感应熔覆技术特性及应用

2.2.2 感应加热基本原理

2.2.3 感应涡流效应

2.2.4 电流透入深度

2.2.5 材料感应加热的一般规律

2.3 激光熔覆技术

2.3.1 激光熔覆概述

2.3.2 激光熔覆技术的特点

2.3.3 激光熔覆技术分类及特点

2.3.4 激光熔覆材料供给方式

2.3.5 激光熔覆技术的应用现状

2.4 自熔性合金粉末制备技术

2.4.1 自熔性合金粉末概述

2.4.2 自熔性合金粉末分类

2.4.3 自熔性合金粉末制备方法及工艺

2.4.4 合金元素在自熔性合金中的作用

2.5 本章小结

第3章 轴类零件火焰喷涂高频感应熔覆复合再制造工艺研究

3.1 轴类零件再制造

3.1.1 试验零件的选择

3.1.2 火焰喷涂高频感应熔覆复合再制造技术工作原理

3.2 喷涂工艺

3.2.1 喷涂设备

3.2.2 自熔性合金粉末的选择

3.2.3 涂层设计

3.2.4 表面预处理

3.2.5 表面预热

3.2.6 气压及火焰形貌的确定

3.2.7 试件转速及试件移动速度的控制

3.2.8 喷涂距离和角度

3.2.9 送粉量

3.2.10 粉末沉积率试验及喷涂工艺参数的确定

3.3 小宽度涂层高频重熔工艺

3.3.1 高频感应加热设备

3.3.2 感应器的选择

3.3.3 耦合间隙的确定

3.3.4 重熔温度的控制

3.3.5 确定重熔工艺参数

3.4 大宽度涂层高频重熔工艺

3.4.1 感应器的选择

3.4.2 重熔温度的控制

3.4.3 确定重熔工艺参数

3.5 火焰喷涂高频感应熔覆复合再制造技术的优点

3.6 本章小结

第4章 轴类零件再制造装备的研究

4.1 轴类零件再制造装备的要求

4.2 喷涂—高频重熔装备的设计

4.2.1 粉末火焰喷涂系统

4.2.2 高频重熔系统

4.2.3 辅助系统和底座

4.3 运动控制系统的设计

4.4 感应器的设计

4.4.1 感应熔覆对感应器的要求

4.4.2 感应器材料的选择

4.4.3 感应器的截面形状选择

4.4.4 感应器的结构设计

4.4.5 感应器性能的验证

4.5 本章小结

第5章 涂层质量的评判与检测技术

5.1 涂层质量的评判指标

5.2 涂层外观检测和涂层均匀性检测

5.3 涂层组织分析

5.3.1 涂层界面分析

5.3.2 涂层密度与孔隙率

5.4 涂层性能检测

5.4.1 涂层硬度检测

5.4.2 涂层结合强度定性分析

5.5 本章小结

第6章 研究结论与展望

6.1 研究的主要结论

6.2 课题研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的主要成果

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摘要

随着社会和科技的发展,环境、资源与人口协调发展的任务更加突出,为建设节约型和环境友好型社会、发展循环经济,迫切需要再制造技术。近十年来,国内外专家和学者对再制造技术领域开展了大量的研究,再制造技术在节约资源、发展生产力、提高经济效益以及提高表面质量方面发挥了重要作用。现今的再制造技术主要应用在单个零部件的性能改进上,对于批量化零部件的性能改进,存在的主要问题是缺乏专用的工艺装备和工艺参数控制方法。
  本文以轴类零件再制造为研究对象,将火焰喷涂和高频感应熔覆再制造技术进行复合,系统地探索了粉末火焰喷涂与高频感应熔覆复合技术,进一步优化了轴类零件再制造工艺过程,并设计了火焰喷涂—高频重熔装备。本文主要研究内容及成果如下:
  (1)通过正交试验,重点分析了火焰喷涂过程中试件转速、送粉量和喷涂角度对粉末沉积率的影响,找出了最佳喷涂参数。试验证明,喷涂时,送粉量、喷涂角度和试件转速对粉末沉积率有一定的影响,且喷涂角度对粉末沉积率影响最大,试件转速次之,送粉量最小。
  (2)在试验的基础上,分析了高频重熔工艺参数对重熔效果的影响,重点分析了重熔温度的控制方法。并针对熔覆区域宽度的大小,分别就喷涂—高频重熔工艺参数进行了研究,确定了合理的工艺参数。
  (3)研究了火焰喷涂工艺参数与感应重熔工艺参数对产品质量的影响规律,给出了实验条件下的优化工艺参数。
  (4)设计和研发了实现该工艺过程的相关装备,尤其对高频重熔过程中的感应器进行了优化设计和试验验证。火焰喷涂—高频重熔装备主要包括粉末火焰喷涂系统、高频重熔系统、运动控制系统、辅助系统和底座,它不仅可以将粉末火焰喷涂工艺和高频熔覆工艺相结合起来,而且机电的合理结合使得该工艺简单易行可靠,提高了工作效率。该装备操作简单、成本低,有利于进行批量化生产。
  (5)对在该工艺和装备下制备的涂层质量进行了检测与评判。结果表明火焰喷涂—高频重熔的工艺参数选择恰当,试验装备设计合理,制备出的涂层性能稳定。
  本文主要是对轴类零件批量化再制造火焰喷涂高频感应熔覆复合工艺与装备进行了研究,研究成果可为轴类零件批量化再制造工艺的实际应用提供指导,为轴类零件批量化再制造装备的设计和使用提供有力的技术支撑。

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