离心泵泵轴激光熔覆增材再制造工艺研究.pdf

目录

摘要I

ABSTRACTIII

第1章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状2

1.2.1再制造研究现状2

1.2.2激光熔覆技术研究现状4

1.2.3轴类零部件激光熔覆再制造研究现状6

1.3课题来源与研究内容7

1.3.1课题来源7

1.3.2研究内容7

1.3.3论文框架结构8

第2章离心泵泵轴可再制造性评价11

2.1引言11

2.2离心泵泵轴的主要失效形式11

2.3离心泵泵轴可再制造性评价流程12

2.4离心泵泵轴可再制造性评价指标13

2.4.1技术可行性评价13

2.4.2经济性可行性评价15

2.4.3再服役性能评估17

2.5泵轴可再制造性评价结果分析18

2.6本章小结20

第3章离心泵泵轴激光熔覆增材再制造工艺参数优化21

3.1引言21

3.2实验材料及设备21

3.2.1实验材料21

3.2.2实验设备22

3.3激光熔覆实验设计方案22

3.3.1单因素实验设计方法23

3.3.2中心复合实验设计方法23

3.3.3多道熔覆层评价指标24

3.4激光熔覆工艺参数对熔覆层质量特征的影响25

3.4.1激光功率对熔覆层质量特征的影响25

3.4.2扫描速度对熔覆层质量特征的影响27

3.4.3送粉速率对熔覆层质量特征的影响29

3.5基于CWOA算法的激光熔覆增材再制造工艺参数优化30

3.5.1激光熔覆工艺参数优化模型建立31

3.5.2激光熔覆响应面模型拟合结果分析36

3.5.3CWOA优化算法原理42

3.5.4激光熔覆工艺参数优化结果及分析46

3.6本章小结47

第4章再制造离心泵泵轴组织与性能分析49

4.1引言49

4.2泵轴激光熔覆再制造实验验证49

4.2.1激光熔覆再制造路径规划49

4.2.2泵轴激光熔覆再制造与检测50

4.3再制造泵轴熔覆层物相与显微组织分析50

4.3.1物相分析50

4.3.2显微组织分析51

4.4再制造泵轴熔覆层力学性能分析52

4.4.1显微硬度分析52

4.4.2耐腐蚀性能分析53

4.4.3摩擦磨损性能分析54

4.5本章小结55

第5章总结与展望57

5.1总结57

5.2展望58

参考文献59

致谢67

攻读硕士期间研究成果及参加课题情况69

离心泵泵轴激光熔覆增材再制造工艺研究

摘要

泵轴作为离心泵的核心零部件，长期服役于高压、高速、循环压力的环境，

易出现断裂、拉伤、磨损等失效。为挽回泵轴失效造成的损失并实现资源循环利

用，可通过再制造技术对离心泵泵轴进行尺寸修复与性能恢复，延长泵轴的服役

寿命。激光熔覆作为一种绿色增材再制造技术，具有熔覆层与基体为冶金结合、

热影响区小、过程易于实现自动化等优点，广泛应用于泵类设备核心零部件的再

制造。本文在重庆市自然科学基金创新发展联合基金重点项目

（CSTB2022NSCQ-LZX0011）等支持下，开展离心泵泵轴激光熔覆增材再制造工

艺研究。

首先，结合离心泵泵轴的服役工况，分析泵轴的主要失效形式和失效原因；

综合考虑泵轴利用激光熔覆技术开展再制造的可行性以及再制造后的再服役性

能，构建涵盖技术可行性、经济可行性和再服役性能三个评价指标的离心泵泵轴

可再制造性评价指标体系，建立一种基于废旧离心泵泵轴失效特征的激光熔覆可

再