閆 勇，王宏立，李慶達，孫

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163316）

深松鏟在生產(chǎn)實踐長期處于磨損、疲勞、腐蝕的使用環(huán)境下，工件表面易發(fā)生磨損失效[1]。黃永俊[2]應(yīng)用激光熔凝強化農(nóng)機刀具改善了其組織，提高了其性能，王宏宇等[3]對65Mn鋼表面滲硼層淬火等處理，袁曉明等[4]對旋耕刀提出表面鉻-淬火-回火熱處理工藝。金屬陶瓷涂層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,如耐高溫、耐腐蝕、耐磨性良好等性能，并在耐磨性工件應(yīng)用上得到了廣泛的關(guān)注[5-9]。激光熔覆具有涂層與基體結(jié)合好、加工過程可實現(xiàn)自動化等優(yōu)異特征，而得到廣泛應(yīng)用[10-11]。離焦量影響熔覆層的受熱程度及熔覆時形成池大小，這直接影響熔覆層的性能。

本文以65Mn鋼為基體，在其表面熔覆Ni60合金粉末，使用CO2激光器在基材表面上制備出Ni60合金粉末涂層，將熔覆層與基材進行耐磨對比，探究離焦量對熔覆層的硬度和晶粒組織的生長方向特征影響。

1 實驗

1.1 激光熔覆實驗原理

本試驗選用橫流CO2激光器。實驗時，為防止反射的激光對聚焦鏡的影響，激光頭傾斜一定度數(shù)，激光器的部件包括：CO2激光器、反射鏡、送粉器、振動器、氬氣、熔覆層、工件、透鏡等。

1.2 實驗材料處理

實驗所用的基材為65Mn鋼，試樣尺寸為10mm×500mm×500 mm。基材實驗前對基體材料進行由粗到細(xì)打磨，并用無水乙醇進行清洗，為使基體表面無油污、氧化膜、等雜質(zhì)，用吹風(fēng)機進行干燥處理。熔覆材料為自熔性鎳基合金粉末，采用CO2激光器配備西門子數(shù)控系統(tǒng)可以達到精準(zhǔn)控制。融覆過程中采用Ar氣保護。通過單因素試驗，得出熔覆層預(yù)置厚度為1.5 mm，工藝參數(shù)設(shè)置激光功率為5 500 W，掃描速度為550 mm/min，探討離焦量為350 mm、360 mm時激光熔覆層的耐磨性能。

2 離焦量對涂層組織及性能影響

2.1 熔覆層組織

離焦量的大小是決定光斑直徑大小及能量密度的因素。研究顯示離焦量越小，熔覆層粉末及基體表面融化深度越深，本實驗分別選離焦量為350 mm和360 mm進行熔覆，由于激光的高能量特點，會在激光照射的地方形成熔池，熔池深度的不同會產(chǎn)生不同的溫度梯度，因此在熔池開始凝固時,整個熔池的金屬液體溫度梯度G很大而初始熔池的凝固速度R很小，此時G/R比值趨于無窮大，表層的金屬向熔池周邊流動形成平面晶；隨著熔池溫度的降低G/R比值逐漸變小，晶體開始成核長大向熔池底部成長成樹枝晶。

2.2 耐磨性

離焦量對耐磨性的影響如圖1所示。涂層與基體相比，摩擦磨損量明顯降低，而且離焦量越大，摩擦磨損量越小，即耐磨性變好。當(dāng)離焦量為360 mm時耐磨性最好。

3 激光熔覆深松鏟與國產(chǎn)深松鏟作業(yè)磨損量對比

深松鏟試驗在黑龍江農(nóng)場進行，使用約翰迪爾4440型拖拉機配套兩種深松鏟安裝在農(nóng)機具上作業(yè)，計算其磨損量如表1所示，可知熔覆過的深松鏟較未熔覆的磨損量小，可證明熔覆可使深松鏟使用壽命延長，減少了深松鏟的更換次數(shù)，降低了總體使用成本，也可用來修復(fù)磨損后的鏟子，熔覆具有極大的應(yīng)用價值與經(jīng)濟價值。

表1 兩種深松鏟對比Tab.1 Comparison of two kinds of subsoil shovels

4 結(jié)論

離焦量為360 mm時，涂層與65Mn剛基體界面結(jié)合良好，最大硬度為950 Hv0.1，能夠保證較高的硬度，熔覆層的摩擦系數(shù)和磨損量較小，摩擦系數(shù)值波動小，比65Mn鋼基體的摩擦系數(shù)35%左右，體現(xiàn)出良好的耐磨性。

通過對國產(chǎn)深松鏟表面的熔覆處理并進行了田間試驗，結(jié)果證明熔覆后的深松鏟較普通深松鏟耐磨損性能高，使用壽命更長，節(jié)省了深松鏟的更換成本，增加作業(yè)效率，對于修復(fù)及加強深松鏟的性能具有重要的經(jīng)濟價值及應(yīng)用意義。