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　　序言

　　隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光表面強(qiáng)化逐漸成一種主要的表面處理技術(shù)。傳統(tǒng)激光表面處理多采用 CO2，YAG 等激光器，在強(qiáng)化工藝方面進(jìn)行了大量研究。由于光纖激光具有光電轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，在激光表面強(qiáng)化領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。

　　激光熔凝是一種重要的激光表面強(qiáng)化工藝方法。受激光光斑尺寸的限制，工件難以一次整體進(jìn)行熔凝，通常需要進(jìn)行多道搭接處理。激光功率和搭接掃描間距等工藝參數(shù)對激光熔凝硬化層的組織和性能會產(chǎn)生影響。而目前相關(guān)研究采用 CO2 激光居多，光纖激光熔凝處理的數(shù)據(jù)較少。 因此文中研究選擇45 鋼作為試驗(yàn)基材，結(jié)合微觀組織、硬度和摩擦磨損試驗(yàn)等分析，研究光纖激光功率和掃描間距對45 鋼熔凝處理的影響規(guī)律，為光纖激光的熔凝強(qiáng)化處理提供參考。

　　1 實(shí)驗(yàn)方法

　　試驗(yàn)所用基體材料為45 鋼，基體組織為鐵素體+珠光體，顯微硬度約為 220 HV0.2， 化學(xué)成分如表1所示。試樣尺寸為100mm×60mm×10mm。激光器為 YLS-2000 光纖激光器。光學(xué)分析采用奧林巴斯 BX51 顯微鏡，顯微硬度分析采用 HVS-1000Z維氏硬度計(jì)，摩擦磨損試驗(yàn)采用 SＲV 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，磨損試樣采用 Smatouius 電子天平進(jìn)行稱重，其測量精度可達(dá)到0．01 mg。

　　首先選擇激光掃描間距為 1．5 mm，在 45 鋼試塊上進(jìn)行多道熔凝試驗(yàn)，工藝參數(shù)如表2 所示；熔凝處理前采用丙酮將表面的油污清洗干凈，然后對激光熔凝層進(jìn)行金相和顯微硬度分析，金相試樣制備先機(jī)械磨拋后，采用4%的硝酸酒精液進(jìn)行腐蝕；顯微硬度加載載荷為1．96 N，保壓時間15 s。 并對每組工藝參數(shù)試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，磨損試驗(yàn)采用線接觸干摩擦方式，上試樣為圓柱形的 GGr15 標(biāo)準(zhǔn)試樣，表面硬度為62．5 HＲC，下試樣為試驗(yàn)試樣，試樣尺寸為 φ24 mm ×7．88 mm 磨損試驗(yàn)參數(shù)如表3 所示。

　　在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析掃描間距變化對熔凝層性能的影響規(guī)律，試驗(yàn)選定激光功率為 1．4 kW 搭接掃描間距根據(jù)分析結(jié)果確定。熔凝結(jié)束后的組織、硬度、耐磨試驗(yàn)分析方法同上，此處不再贅述。

　　2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

　　2.1 不同激光功率熔凝實(shí)驗(yàn)

　　圖1 所示為4 種激光功率參數(shù)的熔凝處理橫截面，可以觀察到后道處理對前道熔凝層具有熱影響作用。由于選用激光熱源為高斯熱源，單道熔凝區(qū)呈碗狀分布，后道熔凝對前道熔凝層存在熱影響作用。另一方面，隨著激光功率的增加，熔凝層深度不斷增加，4 種激光功率參數(shù)的熔凝層深度均超過了1．0 mm。