郭辰光，何順之，岳海濤，翟建華

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000；2.遼寧省大型工礦裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 阜新 123000）

作為綜采裝備關(guān)鍵零部件之一，礦用圓環(huán)鏈輪在工作面物料運(yùn)輸及設(shè)備傳動(dòng)過程中起到至關(guān)重要的作用。井下綜采工作面工況復(fù)雜，鏈輪在工作過程中承受脈動(dòng)、沖擊等載荷作用，極易發(fā)生鏈窩磨損失效[1-2]。磨損的鏈輪會(huì)出現(xiàn)節(jié)距增大、與鏈條非正常嚙合等情況，進(jìn)而導(dǎo)致綜采裝備運(yùn)行比能耗升高，振動(dòng)加劇，動(dòng)力傳遞效率降低，整機(jī)動(dòng)態(tài)可靠性與服役壽命顯著下降。隨著煤炭生產(chǎn)企業(yè)對(duì)綜采裝備高效、安全生產(chǎn)的迫切需求，對(duì)提升重載鏈輪服役壽命與動(dòng)態(tài)可靠性等綜合力學(xué)性能的要求越來越迫切，關(guān)于損傷失效重載鏈輪再制造修復(fù)技術(shù)及其工藝的研究成了煤炭裝備制造與服務(wù)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

激光增材再制造技術(shù)是一種以激光熔覆技術(shù)[3-5]及激光快速成形技術(shù)[6]為依托，進(jìn)行損傷毛坯件空間三維增材修復(fù)再制造的特種加工技術(shù)。目前，煤機(jī)制造與服務(wù)企業(yè)往往通過堆焊技術(shù)[2]進(jìn)行鏈輪的維修，修復(fù)層在井下沖擊、交變載荷作用下的耐磨性與抗沖擊性不高，極易發(fā)生磨損、脆斷、脫落等失效情況，且鏈窩磨損域待修復(fù)型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，堆焊修復(fù)操作軌跡精度不高，加工過程柔性較差，難以有效保證損傷鏈輪的再制造修復(fù)質(zhì)量。激光增材再制造技術(shù)具有能量密度高、熱影響區(qū)域小[7]、溫度分布均勻、修復(fù)后熔覆層內(nèi)缺陷少等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、軍工、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。舒林森等[8]對(duì)重載齒輪軸磨損軸面激光再制造過程的溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化行為及其規(guī)律進(jìn)行了研究，利用有限元參數(shù)化設(shè)計(jì)語言，建立了熔覆層逐漸沉積的瞬態(tài)熱分析模型，還提出了離心壓縮機(jī)再制造葉輪結(jié)構(gòu)特征重構(gòu)方法，為獲取標(biāo)準(zhǔn)損傷葉輪三維重構(gòu)模型提供了有效方法[9]。王浩等[10]根據(jù)離心壓縮機(jī)葉輪失效特點(diǎn)，對(duì)失效葉輪模型進(jìn)行了激光熔覆修復(fù)。李陽春等[11]采用堆焊技術(shù)方法開展了鏈輪修復(fù)研究，指出堆焊修復(fù)域熱影響區(qū)較大，對(duì)鏈輪的基體組織影響顯著，焊接熱分布不均勻性導(dǎo)致堆焊層內(nèi)部裂紋較多，堆焊修復(fù)層內(nèi)應(yīng)力分布復(fù)雜，成形精度差，自動(dòng)化程度低等一系列問題。A. Ray 等[12]利用激光熔覆技術(shù)將鎳基粉末制備在連鑄機(jī)側(cè)輥筒損傷區(qū)域，顯著提高了連鑄機(jī)側(cè)輥筒的耐磨性和耐腐蝕性。J. Tuominen 等[13]通過在磨損液壓活塞桿上制備激光修復(fù)層，用以提升活塞桿表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度。經(jīng)堆焊技術(shù)修復(fù)的鏈輪，由于熱影響區(qū)大，存在著較多缺陷，而利用激光再制造技術(shù)對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，能有效提升修復(fù)層的力學(xué)性能。此外，失效葉輪模型重構(gòu)方法的有效性可為研究鏈輪復(fù)雜磨損域的再制造修復(fù)提供建模思路。

為了解決經(jīng)傳統(tǒng)堆焊技術(shù)修復(fù)的磨損鏈輪精度低及易因性能不足而再失效的問題，本文以礦用重載圓環(huán)鏈輪為研究對(duì)象，采用激光增材再制造技術(shù)對(duì)鏈窩磨損域進(jìn)行修復(fù)，采用統(tǒng)一采樣方法完成毛坯點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建磨損域截面樣條曲線，完成鏈窩磨損域三維幾何模型反求重構(gòu)建模，實(shí)現(xiàn)了鏈輪磨損域再制造激光加工軌跡代碼的自動(dòng)生成。通過工藝性試驗(yàn)優(yōu)選了鏈輪激光增材再制造加工工藝參數(shù)，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。結(jié)果表明，磨損鏈輪在經(jīng)激光增材再制造修復(fù)后，尺寸、表面硬度、抗拉強(qiáng)度等均滿足井下使用要求，修復(fù)層內(nèi)部缺陷較少，無裂紋及氣孔出現(xiàn)，能夠有效地提升鏈輪的服役壽命及可靠性等綜合性能，減少鏈輪在承受沖擊載荷時(shí)再失效的風(fēng)險(xiǎn)，降低維修成本。

1 鏈輪激光增材再制造流程

鏈輪的激光增材再制造修復(fù)由5 部分組成，如圖1 所示。首先，對(duì)鏈輪再制造的可行性進(jìn)行評(píng)估，若可進(jìn)行，再制造修復(fù)，進(jìn)行下一步，否則作淘汰報(bào)廢處理。然后，對(duì)鏈輪進(jìn)行清洗、噴砂和打磨，消除表面附著的煤泥、腐蝕層及亞表面應(yīng)力梯度層，并在鏈輪磨損區(qū)域噴涂三維掃描顯影劑，利用高精度掃描儀進(jìn)行鏈輪毛坯三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)反求，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。其次，對(duì)磨損鏈輪毛坯進(jìn)行三維模型重構(gòu)，將鏈輪磨損域幾何模型與初始鏈輪幾何模型進(jìn)行對(duì)比，通過布爾運(yùn)算得到磨損區(qū)域的三維幾何模型，并對(duì)此模型進(jìn)行分層切片處理，完成鏈輪待修復(fù)區(qū)域加工軌跡路徑規(guī)劃。接著，對(duì)激光增材再制造修復(fù)所需NC 代碼進(jìn)行整合生成，并根據(jù)控制需求，對(duì)控制代碼進(jìn)行修正與校核。最后，數(shù)控系統(tǒng)讀取并載入鏈輪激光增材再制造NC 代碼，在既定的工藝參數(shù)下，開展圓環(huán)鏈輪激光增材再制造修復(fù)，對(duì)修復(fù)加工后的鏈輪進(jìn)行成形銑削及質(zhì)量檢測(cè)，完成鏈輪的再制造修復(fù)。

圖1 鏈輪激光增材再制造流程Fig.1 Laser additive remanufacturing process of sprocket

2 鏈輪磨損域點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理與反求重構(gòu)

2.1 鏈輪磨損域點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

采用HandySCAN-3D 三維掃描儀（測(cè)量精度為0.03 mm）掃描獲取再制造鏈輪毛坯點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其掃描區(qū)域主要位于鏈窩磨損部位與鏈輪端面。掃描獲得的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)由逆向工程軟件Imageware 進(jìn)行處理，過濾去除曲面偏離奇異點(diǎn)。為了能在保證精度的同時(shí)精簡(jiǎn)平滑區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)一采樣方法選取60%的數(shù)據(jù)點(diǎn)[14]，獲得的鏈輪毛坯點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖2所示。

2.2 磨損區(qū)域幾何模型重構(gòu)

在再制造鏈輪毛坯點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選取控制點(diǎn)構(gòu)建樣條曲線，擬合鏈輪磨損域截面樣條曲線，截面樣條曲線集合可實(shí)現(xiàn)再制造鏈輪蒙皮曲面的構(gòu)建。為了使擬合曲線具有相同的控制點(diǎn)數(shù)和階次，同時(shí)定義在相同的節(jié)點(diǎn)矢量上，將控制點(diǎn)數(shù)確定為樣條曲線中控制點(diǎn)數(shù)最大值，并定義階次為3[9]。

圖2 再制造鏈輪毛坯點(diǎn)云圖Fig.2 Point cloud diagram of remanufactured sprocket blank

將在鏈輪上提取的n條截面曲線的給定點(diǎn)定義為Pij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，作為擬合曲面的型值點(diǎn)。根據(jù)鏈輪曲面特征，設(shè)定重構(gòu)曲面的參數(shù)方向，令沿截面曲線的方向?yàn)閡向，截面法向方向?yàn)関向。依據(jù)式（1）給出的NURSB 曲面方程，運(yùn)算并繪制如圖3a、b 所示的控制曲線網(wǎng)格及蒙皮曲面。

式中：m為u向的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)；n為v向的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)；Vi,j為曲面的控制頂點(diǎn)；ωi,j為Vi,j的權(quán)因子，規(guī)定曲面頂點(diǎn)處取正權(quán)因子，即ω0,0、ωn,0、ω0,n、ωn,n>0，其余ωi,j≥0；Bi,3、Bj,3分別為沿u、v向的三次樣條基函數(shù)。

通過截面樣條曲線控制點(diǎn)微調(diào)鏈輪磨損域曲面形狀，使其與點(diǎn)云數(shù)據(jù)達(dá)到最佳擬合。利用特征平面對(duì)擬合曲面冗余部分進(jìn)行剪切處理，去除擬合曲面邊緣不規(guī)則部分，得到最終的再制造鏈輪鏈窩處擬合曲面。經(jīng)重構(gòu)的磨損鏈窩幾何模型如圖3c、d所示。

圖3 基于截面曲線的NURBS 控制網(wǎng)格及鏈窩幾何模型重構(gòu)Fig.3 Reconstruction of NURBS control grid and chain socket geometric model based on section curve: a) control curve grid; b)skin surface; c) fitted surface; d) regular surface

如圖4 所示，選取鏈輪毛坯模型共14 個(gè)鏈窩擬合曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并依次與初始掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行定位比較。分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)最大偏差值為0.26 mm，最小偏差值為–0.05 mm，重構(gòu)的鏈窩磨損區(qū)域幾何模型與點(diǎn)云數(shù)據(jù)匹配性較好，滿足再制造加工鏈輪磨損區(qū)域幾何模型重構(gòu)的精度要求。

圖4 擬合曲面與點(diǎn)云數(shù)據(jù)偏差值Fig.4 Deviation between fitted surface and point cloud data

2.3 鏈輪磨損區(qū)域模型構(gòu)建與路徑規(guī)劃

將再制造鏈輪毛坯三維模型導(dǎo)入三維建模軟件中，與初始鏈輪模型進(jìn)行布爾減運(yùn)算，得到鏈輪磨損區(qū)域模型，對(duì)鏈輪磨損區(qū)域曲面模型進(jìn)行分層切片處理。為便于加工熱量的釋放，提高冷卻速率，避免熱致殘余應(yīng)力過大，采用“弓”形加工路徑，完成鏈輪磨損域激光增材再制造[15]。同時(shí)，為了保證修復(fù)層晶粒細(xì)密、組織均勻，避免氣孔、坍陷、裂紋等缺陷，激光修復(fù)層沿激光束法向方向需等間距劃分，且光斑在等寬度平行連續(xù)軌跡內(nèi)加工運(yùn)動(dòng)，從而利于控制代碼的處理，易于達(dá)到成形效果。對(duì)每個(gè)片層的激光路徑軌跡進(jìn)行規(guī)劃，確立激光運(yùn)行定位點(diǎn)，選取合適的搭接率。整合所有修復(fù)片層NC 加工代碼，對(duì)所得到的NC 加工代碼進(jìn)行修正與校核，得到再制造鏈輪磨損區(qū)域的修復(fù)軌跡，如圖5 所示。

圖5 磨損區(qū)域構(gòu)建與路徑規(guī)劃Fig.5 Wear area construction and path planning

3 激光增材再制造工藝試驗(yàn)

3.1 材料與設(shè)備

鏈輪激光增材再制造試驗(yàn)所熔覆的合金粉末為FeCr 合金，粉體組成成分見表1，該粉末顆粒直徑為40～100 μm。重載鏈輪多采用強(qiáng)度、硬度較高的34CrNiMo6 合金制造。工藝性試驗(yàn)所用的基材為經(jīng)過真空淬火的34CrNiMo6，試件結(jié)構(gòu)尺寸為40 mm×30 mm×20 mm。激光增材再制造試驗(yàn)在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控平臺(tái)上進(jìn)行，加工試件通過虎鉗安裝在移動(dòng)工作臺(tái)上。激光器為德國Laserline 公司生產(chǎn)的光纖耦合半導(dǎo)體激光器，最大輸出功率為3 kW，光斑直徑為3 mm。采用IWS-COAX8 同軸送粉噴嘴以及PF2/2 送粉器實(shí)現(xiàn)激光同軸送粉，載粉與保護(hù)氣體為氬氣。試件加工完成后，采用日本基恩士公司的光學(xué)超景深三維顯微系統(tǒng)（VHX-5000 型）完成試件熔覆層幾何形貌的測(cè)量，采用德國卡爾蔡司公司的Axio Scope A1 金相顯微鏡觀測(cè)試件熔覆層截面金相組織，采用數(shù)顯硬度計(jì)完成試件熔覆層硬度測(cè)試。

表1 鐵鉻合金熔覆粉末化學(xué)成分Tab.1 The mass fraction of chemical composition of Iron-chromium alloy cladding powder

3.2 試件熔覆加工流程

使用砂紙打磨真空淬火的34CrNiMo6 基材，去除表面氧化層，再用丙酮試劑清洗，烘干備用。試件加工工藝參數(shù)：激光功率為 1200 W，掃描速度為887 mm/min，送粉速率為3.5 rad/min，搭接率為0.45，光斑直徑為3 mm，焦距為15 mm，切片間距為0.4 mm，切片疊層層數(shù)為20 層。為了驗(yàn)證加工工藝的適用性與穩(wěn)定性，重復(fù)4 次加工工藝制備試件，且每次試驗(yàn)過程中要求激光增材再制造系統(tǒng)整機(jī)試驗(yàn)前6 h 內(nèi)不啟機(jī)，室內(nèi)保持恒溫24 ℃，系統(tǒng)送粉，出光前空載運(yùn)行15 min 熱機(jī)。加工后，將試件置于光學(xué)超景深顯微鏡下完成表面形貌分析，經(jīng)切割、逐級(jí)研磨、拋光并經(jīng)4%硝酸酒精腐蝕后，制成金相試樣，進(jìn)行組織分析與硬度測(cè)試[7]。

3.3 熔覆試件性能分析

3.3.1 表面形貌分析

疊層熔覆試件的二維及三維表面形貌如圖6 所示。宏觀可見，各試件熔覆層表面均出現(xiàn)較多熔渣，但整體表面形貌較好。對(duì)熔覆層與基體進(jìn)行著色探傷檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)熔覆層與基體結(jié)合情況良好，層間結(jié)合細(xì)密，表面無裂紋或結(jié)構(gòu)塌陷，縱向截面上方平整度保持良好。采用超景深顯微鏡觀測(cè)熔覆試件表面形貌，發(fā)現(xiàn)熔覆高度最高點(diǎn)為8220.49 μm，熔覆寬度為23 359.87 μm，預(yù)期熔覆高度為8000 μm，熔覆寬度為22 800 μm，實(shí)際測(cè)量尺寸與預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸高度偏差較小。

3.3.2 金相組織分析

圖7a 與圖7c 分別顯示了熔覆試件熔合區(qū)與擴(kuò)散區(qū)的金相組織形貌。可以看出，熱影響區(qū)域材料和熔覆層材料之間相互擴(kuò)散熔合，結(jié)合區(qū)組織均勻，兩者呈現(xiàn)出良好的冶金熔合效果。圖7b 為熔覆層區(qū)域的顯微組織金相圖，可觀察到熔覆組織主要由沿傳熱方向的柱狀枝晶[16]組成。在激光加工及隨后的快速凝固過程中，熔覆層通過基體散熱，造成沿垂直于界面的溫度梯度最大，基體與熔合區(qū)界面處的G/R[17]（G為溫度梯度，R為凝固速率）比較高，容易生成柱狀枝晶，并伴有析出物的存在，細(xì)化了組織，有利于組織性能的提高。隨著凝固過程的進(jìn)行以及熱量的累積，溫度梯度逐漸減小，熔覆區(qū)域呈現(xiàn)出向外部散熱的趨勢(shì)，并逐漸增大，熔覆區(qū)外表面的冷卻速度加快，形成樹枝晶狀，并有向更細(xì)小組織轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。從熱影響區(qū)材料的金相圖（圖7c）可以看出，由鐵素體和滲碳體組成的非層狀組織結(jié)構(gòu)，是激光輻照后熱影響區(qū)組織奧氏體化的表現(xiàn)[18]，具有較高的強(qiáng)韌性配合。在硬度相同的情況下，貝氏體組織的耐磨性優(yōu)于馬氏體等其他組織結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到馬氏體的1～3 倍。總體來看，熔覆區(qū)域組織均勻致密，熔合區(qū)與基體冶金結(jié)合性良好，無微觀裂紋及缺陷產(chǎn)生。

圖6 熔覆試件超景深三維表面形貌Fig.6 3D surface morphology of cladding specimens with depth of field

圖7 熔覆試件金相組織Fig.7 Metallographic structure of cladding specimens : a) cladding bond; b) cladding zone; c) diffusion and heat affected zone

3.3.3 硬度分析

將試樣沿垂直于掃描方向切開，研磨至表面光滑，用丙酮清洗并烘干，沿熔覆區(qū)到基體截面縱向方向均勻選取20 個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行洛氏硬度測(cè)量。從熔覆層截面到基體材料截面的洛氏硬度變化曲線如圖8所示?？梢钥闯?，熔覆層的硬度明顯高于基體硬度，變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出從熔覆層向熔池、熱影響區(qū)、基材逐級(jí)遞減，后與基體材料34CrNiMo6 硬度相符合的趨勢(shì)。產(chǎn)生這種變化趨勢(shì)的原因是，熔覆合金粉末鐵鉻合金的制備較為合理，粉末中含有大量的合金元素，導(dǎo)致熔覆層內(nèi)部元素之間的固溶強(qiáng)化作用[19-20]增強(qiáng)，材料冶金性強(qiáng)，致使熔覆層硬度高于基材。當(dāng)測(cè)點(diǎn)逐漸向熔池方向移動(dòng)時(shí)，硬度逐漸降低，但優(yōu)于基材硬度。這是因?yàn)槿鄢貎?nèi)多種元素的共晶化合物產(chǎn)生彌散現(xiàn)象[21]，起到硬度強(qiáng)化的作用，同時(shí)熔池快速凝固特征導(dǎo)致其金相組織均勻、致密，從而產(chǎn)生了熔池硬度高于基材但低于熔覆層的現(xiàn)象。當(dāng)測(cè)點(diǎn)逐漸進(jìn)入熱影響區(qū)后，硬度降低趨勢(shì)減緩，稍高于基材。其主要原因是熱影響區(qū)域在激光高溫作用下進(jìn)行淬火處理，同時(shí)少量的熔池合金元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入熱影響區(qū)，從而使得熱影響區(qū)的硬度低于熔池，但稍高于基材。當(dāng)測(cè)點(diǎn)離開熱影響區(qū)進(jìn)入基材截面后，硬度變化趨于平穩(wěn)，接近初始經(jīng)真空淬火的34CrNiMo6 基體材料的實(shí)際硬度。

圖8 洛氏硬度變化曲線Fig.8 Rockwell hardness curve

從對(duì)熔覆截面的觀測(cè)結(jié)果可以看出，熔覆層與基體材料冶金結(jié)合性良好，熔覆層表面無裂紋、脫落、翹曲等現(xiàn)象。熔覆層硬度明顯高于基材，達(dá)到了在對(duì)基體材料增材再制造的同時(shí)，起到對(duì)表面強(qiáng)化改性的作用。

3.3.4 結(jié)合層抗拉強(qiáng)度分析

再制造結(jié)合層抗拉強(qiáng)度測(cè)試樣件如圖9 所示，其中A 區(qū)域?yàn)?4CrNiMo6，B 區(qū)域?yàn)榇迯?fù)層。對(duì)樣件待修復(fù)層進(jìn)行再制造修復(fù)后，采用WDW-300 電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試結(jié)合層的抗拉強(qiáng)度，加載變形速率為0.5 mm/min。試件拉斷后，斷口較為平整，熔覆區(qū)與基體結(jié)合層未出現(xiàn)斷裂，試件屈服強(qiáng)度達(dá)到900 MPa，抗拉強(qiáng)度為1000 MPa，伸長率為10%，且拉伸斷口均出現(xiàn)在34CrNiMo6 基材上，結(jié)合層的抗拉強(qiáng)度優(yōu)于基材。

圖9 結(jié)合層抗拉強(qiáng)度測(cè)試試件Fig.9 Specimen for tensile strength of bonding layer: a) structural dimensions of the specimen; b) specimen sample

3.4 礦用鏈輪激光增材再制造試驗(yàn)

圖10 磨損鏈輪的具體加工修復(fù)過程Fig.10 The specific processing and repair process of the wear sprocket

圖11 經(jīng)激光增材再制造修復(fù)后的磨損鏈輪Fig.11 The repaired wear sprocket based on laser additive remanufacturing

采用上述工藝，開展美國久益公司礦用鏈輪激光增材再制造加工試驗(yàn)。該鏈輪為雙排14 鏈齒鏈輪，采用圓盤夾具進(jìn)行定位裝夾，在轉(zhuǎn)臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鏈輪再制造修復(fù)過程如圖10 所示。鏈輪鏈窩再制造修復(fù)區(qū)域如圖11 所示，鏈窩修復(fù)域表面較為平整，再制造加工過程中存在熔池殘?jiān)睦鋮s結(jié)晶析出現(xiàn)象，熔覆層搭接痕跡明顯，表面無裂紋，整體熔覆效果較好。采用銑削加工完成再制造鏈輪鏈齒修整及鏈窩表面精加工，熔覆層與基體結(jié)合部分實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，表面無裂紋及氣孔缺陷。應(yīng)用鏈窩規(guī)檢測(cè)各鏈窩幾何尺寸，符合國標(biāo)[22-23]要求，鏈窩表層硬度為50～56HRC。采用超聲波探傷儀測(cè)試修復(fù)域發(fā)現(xiàn)，超聲波形無變化，修復(fù)域內(nèi)無缺陷，再制造鏈輪達(dá)到井下應(yīng)用需求。

4 結(jié)論

通過對(duì)圓環(huán)鏈輪的復(fù)雜鏈窩磨損域進(jìn)行幾何模型重構(gòu)，利用激光增材再制造修復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了再制造熔覆層與基體間良好的冶金結(jié)合。同時(shí)，鏈輪表面也得到了強(qiáng)化改性，有效地解決了傳統(tǒng)堆焊技術(shù)修復(fù)鏈輪存在的精度及性能不足等缺點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜曲面的建模及相關(guān)再制造修復(fù)工藝研究有著較高參考價(jià)值。經(jīng)過研究分析，得出以下結(jié)論：

1）以礦用鏈輪磨損域?yàn)檠芯繉?duì)象，提出了鏈輪再制造結(jié)構(gòu)特征建模及其流程方法，包括再制造鏈輪磨損域復(fù)雜曲面重構(gòu)方法、激光熔覆路徑規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)，提出了鏈輪磨損域激光再制造修復(fù)的解決方案。

2）通過樣板試驗(yàn)確定了鏈輪磨損域最優(yōu)增材再制造加工工藝參數(shù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果從表面形貌、金相組織、顯微硬度、抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)熔覆組織主要由沿傳熱方向的柱狀枝晶組成，組織均勻致密，再制造熔覆層與基體形成了良好的冶金結(jié)合。熔覆層的硬度高于基體，且呈現(xiàn)出從熔覆層向熔池、熱影響區(qū)、基材逐級(jí)遞減的趨勢(shì)?？估瓘?qiáng)度為1000 MPa，結(jié)合層的抗拉強(qiáng)度優(yōu)于34CrNiMo6 基材。

3）對(duì)受損鏈輪進(jìn)行再制造修復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，再制造修復(fù)后的鏈輪滿足工作需求，本文提出的方法具有顯著的工程應(yīng)用價(jià)值。