激光技术在金属加工中的应用

jgsb456

1.激光重熔45钢纳米晶镍镀层

喷射电镀因其具有特殊传质方式，可以在相对简单的条件下获得各种纳米晶体材料，具有工艺简单、操作方便和成本低廉等优点，但用其制备的纳米晶体涂层与基体之间的结合为机械结合，极易从基体表面脱离。为了将喷射电镀镀层与基材之间的机械结合转换为冶金结合，并保持纳米晶尺寸，选用激光对镀层进行重熔处理，利用其能量密度高、材料逐点熔凝和凝固速度快等特点，获得具有良好质量的纳米晶镀层。采用激光重熔技术在45钢表面熔覆纳米晶镍镀层，研究重熔层的显微组织及性能。

基体材料为45钢，试样尺寸为125mm×20mm×5mm。实验前，基体材料依次用500#、1000#和2000#金相砂纸打磨抛光后，经超声波清洗30min后用丙酮溶液分别对其进行去脂，酸洗、水洗处理。实验采用自行研制的喷射电镀装置，阳极为镍棒。在沉积槽内，阳极喷嘴竖直对准水平放置的阴极基体，喷嘴出口距离基体5mm左右。电解液在过滤泵的驱动下经喷嘴垂直喷射到基体上，电解液最后回流至镀液槽。电镀工艺参数为：电流密度70～140A/dm2，喷嘴口径5mm，电解液喷射速度1m/s，pH=4.0，温度50℃左右。电解液成分为：NiSO4·6H2O250g·L-1，NiCl2·6H2O60g·L-1，H3BO340g·L-1。

2.20CrMnSi低合金钢激光焊接头性能

20CrMnSi钢制汽车变速箱传动齿轮是由2个齿轮在过盈配合的情况下焊接而成，由于它为变速箱中的传动部件，要承载较大的扭矩、拉伸或者挤压，因而必须要具备高的强度、刚度、韧性、良好的耐疲劳性能，以保证其使用性能和寿命。传统方法是用TIG填丝焊接，但由于其加热区域比较大，热量不集中，焊接速度比较慢，高温停留时间长，所以作为焊接薄弱区域的热影响区比较大，晶粒长大倾向大，从而对其组织性能造成不利的影响。而激光焊由于具有热流密度集中、加热速度快、热影响区小、高温停留时间短的特点决定了其焊后晶粒比较细小，组织性能较好，热变形小，所以采用激光焊接方法进行试验研究，以期获得满足要求的焊接接头。

试件材料为20CrMnSi钢，使用Rofindc030CO2激光焊接机焊接，氩气保护，其焊接参数见表1。用光学显微镜研究接头的微观组织。用HV-1000型显微硬度计测试焊接接头的显微硬度。