表面熔覆工艺流程（提高熔覆涂层表面光洁度的加工方法）

提高熔覆涂层表面光洁度的加工方法

引言

随着机械行业的不断发展，对工件的使用性能要求越来越高，并且部分工件价格昂贵，如失效之后直接报废，造成大量损失和浪费，而且重新制造费时费力，影响生产。自20世纪80年代以来，激光熔覆技术得到了迅速的发展，已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益，广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。熔覆后的工件表面可能存在气孔，裂纹，成分及组织不均匀，光洁度低等缺陷给后续加工造成了一定困难。本文结合活塞杆实际加工过程中的问题，分析了超声抛光机理，实验证实了超声抛光技术提高熔覆涂层表面光洁度的合理性。

加工机理

针对材料表面粗糙度、显微硬度、表面形貌以及残余应力方面的研究主要有王义设计了一种超声辅助挤压装置，分析了挤压力参数对工件表面加工效果的影响规律，王婷等利用超声滚压技术在调质40Cr 的金属表面获得了纳米层实现了晶粒细化，显微硬度提高63%，残余压应力达846 MPa，压应力层深度达1 mm。

超声抛光主要是利用超声动能的对工件的“连续冲击”作用，工件材料在撞击作用下工件表面会出现塑性变形。

在超声波冲击和静压力挤压联合作用下，金属表面产生剧烈而均匀的塑性变形，工件表面和次表面形成大量位错、空穴，一定深度表层组织的原始状态被严重地打破，晶粒组织被打碎，细化，在纳米结构层次上重新排列，从而获得相应表面结构性能。

结合熔覆工件表面可能存在气孔，裂纹，成分及组织不均匀，光洁度低等，超声抛光技术能实现晶粒纳米结构层次上重新排列，在理论上能有效消除气孔，重新排列裂纹附近晶粒结构，均匀细化组织结构，提高表面光洁度和工件表面性能。

加工方法

1试件

本试件由基体和涂层两部分组成。基体是27SiMn，在高速激光熔覆设备上进行熔覆加工，涂层厚度0.3-0.4mm，在磨床上磨削涂层表面，粗糙度Ra0.4,表面硬度45-52。

2.加工过程

本实验采用山东聚亿能spirit势必锐™加工设备，加工原理原理如图2。该加工系统主要三大部分组成：超声振动系统，气动系统和润滑冷却系统。其中，超声振动系统主要是为滚轮提供冲击载荷；气动系统主要为滚轮提供恒定的静压力；油润滑冷却系统则主要是降低变幅杆、滚轮、工件三者之间的摩擦热。

图1

根据山东聚亿能spirit势必锐™加工设备的技术特点，结合产品工艺的要求，选择适当的静压力，超声频率、进给量，滚珠半径等技术参数。

3.检测

加工后的工件表面粗糙度Ra0.2，。

分析

山东聚亿能spirit势必锐™加工设备在传统压光工艺的基础上，给工具沿工件表面法线方向上施加超声振动，在一定的压力下，滚轮与工件表面震动接触，以一定的进给速度通过旋转着的工件表面，对工件表面进行机械冷作硬化，大大提高了加工表面的硬度和耐磨性，降低了表面粗糙度的Ra值。

在加工过程中，材料产生弹、塑性变形，但金属流动的结果使表面上的“谷”被”峰“填满，从而降低表面粗糙度。

工件经过压光，表层金属在塑性变形过程中产生了冷作硬化，表面硬度提高。实验结果表明，经过超声压光的工件表面，硬度一般提高20%-50%。

总结

高速熔覆加工产生的不利应用一直是加工行业亟待解决的技术难题，结合传统工艺和现代超声加工方法，经过不断试验，探索出了超声加工的一些实际应用方法。实践证明，山东聚亿能spirit势必锐™加工技术可以有效解决熔覆后的工件表面可能存在气孔，裂纹，成分及组织不均匀，光洁度低等缺陷问题。