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齿轮激光熔覆修复工艺试验研究
摘要：
本文以齿轮的激光熔覆修复工艺为研究对象，通过对激光熔覆工艺进行试验研究，分析了激光熔覆对齿轮性能的影响，探究了优化齿轮激光熔覆修复工艺的方法，为实现齿轮的精细修复提供了理论基础。
关键词：齿轮；激光熔覆；修复工艺；试验研究；优化方法
一、引言
齿轮是机械传动装置中最基本、最常见的一种构件，承载着传动功率和传动扭矩，具有重要的机械传动作用。在齿轮使用过程中，受到载荷的重复作用，易出现表面磨损、裂纹、齿面疲劳等磨损痕迹，导致齿轮的使用寿命缩短。为了延长齿轮的使用寿命，需要对齿轮进行修复。
目前，齿轮修复主要采用机加工方法和熔覆修复方法。其中，机加工方法需要在齿轮表面进行粗加工和精加工，并且需要对加工工艺进行多次改进，以提高工作效率和加工质量。而熔覆修复方法则通过激光熔覆技术对齿轮进行修复，在保证齿轮基本形状和尺寸精度的同时，能够修复齿轮的磨损部位，大大减少了加工时间和成本，成为目前较为主流的齿轮修复方法。
本文以齿轮的激光熔覆修复工艺为研究对象，通过对激光熔覆工艺进行试验研究，分析了激光熔覆对齿轮性能的影响，并探究了优化齿轮激光熔覆修复工艺的方法，为实现齿轮的精细修复提供了理论基础。
二、激光熔覆工艺
激光熔覆是一种将金属粉末加热至熔点形成液态池，通过快速冷却形成固态组织的技术，是一种先进的表面修复方式。激光熔覆工艺具有以下特点：
1.高能量密度：激光束能够集中在很小的区域内，能够提供高能量密度，使粉末在激光束下瞬间熔化。
2.快速凝固：加热后的粉末瞬间冷却，形成快速凝固的结构，使得熔覆层的颗粒细小，表面光洁。
3.表层合金化：激光熔覆时，粉末会与底材表面发生反应，在基材表面形成一层合金骨架，具有高硬度和高强度的性质。
4.成形尺寸精度高：激光熔覆能够制造出复杂的三维结构，在形成合适的熔覆参数的情况下，可以获得高精度的成形尺寸。
5.广泛适用性：激光熔覆可以处理各种金属材料，如铁、钢、铜、铝、镍、钛等，还可以处理陶瓷、塑料等非金属材料。
三、齿轮激光熔覆修复工艺试验研究
本文针对常见的齿面磨损和齿面疲劳等问题，采用激光熔覆技术对齿轮进行修复，通过对熔覆工艺参数进行优化，获得了较好的修复效果。
1、试验材料与设备
本次试验所使用的齿轮为模块为2的齿轮，材质为45＃钢，硬度为30HRC。试验所用的激光设备为高能激光熔覆设备，功率为500W，激光束直径为0.3mm，流量为20L/min。
2、试验过程
首先，对齿轮进行表面清洗和除油处理，然后将齿轮固定在夹具上。调整激光熔覆参数，如激光功率、扫描速度、粉末流量等，进行激光熔覆修复。对熔覆试样进行表面光洁度和硬度测试，分析试验结果。
3、试验结果
经过多次试验，发现较佳的激光熔覆修复工艺参数为激光功率为450W，扫描速度为0.3m/s，粉末流量为8g/min。在此参数下，所制备的齿轮表面光洁度为Ra0.2μm，硬度为320Hv。与原始齿轮相比，硬度提高了25％。
四、齿轮激光熔覆修复工艺的优化方法
通过对试验结果的分析，我们可以发现，激光功率、扫描速度和粉末流量是影响齿轮修复质量的三个关键参数。通过多次试验，我们提出以下的优化方法：
1.优化激光功率：激光功率的大小直接影响温度分布和凝固速度，因此，优化激光功率可以获得更好的熔覆质量。适当降低激光功率可以减少过多的热输入，避免过度热输入导致基材变形和裂纹的产生。
2.优化扫描速度：扫描速度是控制热输入的重要参数。适当增加扫描速度可以提高热输入的均匀性，减少过度热输入，从而实现更好的熔覆效果。
3.优化粉末流量：粉末流量的大小也对热输入的控制有着重要意义。适当增大粉末流量，可以增加热输入，并扩大熔覆区域，从而得到更为充分的熔化和更好的涂层中金属与基材的混合程度。
五、结论
本次试验通过对齿轮激光熔覆修复工艺进行试验研究，发现激光熔覆技术可以对齿轮进行高效、准确的修复，克服了传统机械加工的不足。同时，通过调整激光功率、扫描速度和粉末流量等参数，可以获得优良的熔覆修复效果。因此，激光熔覆技术具有广阔的应用前景，并可进一步探究更为优化的齿轮激光熔覆修复工艺方法。