Kao jedna od naprednih tehnologija za modifikaciju površine, lasersko oblaganje pruža novi pravac za modifikaciju i popravku vrhunskih ventilskih proizvoda i efikasno rešava probleme lakog odvajanja, pukotina u porama i niskog prinosa koji postoji u tradicionalnim tehnologijama modifikacije površine. . Ovaj rad prvo predstavlja nekoliko tipičnih oblika kvara ventila i objašnjava njihove značajne prednosti tehnologija laserskog oblaganja u modifikaciji i poboljšanju zaptivnih površina ventila. Zatim, u kombinaciji sa stvarnim zahtjevima površinske modifikacije i popravke u industriji ventila, status istraživanja tehnologije laserskog oblaganja ključnih komponenti kao što su nuklearni ventili, prigušni ventili, leptir ventili, kuglični ventili i ventili za pumpe u proizvodima ventila razmatra se iz aspekti dizajna materijala za oblaganje, optimizacija procesa oblaganja i statistička simulacija. Na kraju, analizirani su i perspektivni trenutni problemi koje treba riješiti, budući ključni pravci istraživanja i razvojni trendovi laserskog oblaganja vrhunskih ventila.

1 Uvod

Kao osnovne komponente različitih tipova ključne opreme, vrhunski ventili igraju ključnu ulogu u čvorištu za transport materijala u oblastima nafte, petrohemije, metalurgije, nuklearne energije i vojne industrije, i igraju vitalnu ulogu [1-3] . Poslednjih godina industrija ventila se brzo razvijala i dala značajan doprinos nacionalnoj ekonomskoj izgradnji. Prema izvještajima, glavni poslovni prihod velikih poduzeća u industriji pumpi i ventila dostigao je 260 milijardi juana u 2021. [4]. Kako moja zemlja snažno promiče lokalizaciju proizvodnje vrhunske opreme, postavljaju se viši zahtjevi za kvalitetom i pouzdanošću domaćih vrhunskih proizvoda ventila, što također donosi nove izazove i mogućnosti kompanijama ventila. Nuklearni primarni regulator "Hualong One" brzi ventil za smanjenje pritiska, nuklearni sekundarni glavni ventil za izolaciju pare i ključni ventili serije CAP1400 koje je razvio China Nuclear Su Valve razbili su strani monopol na ključne tehnologije u nuklearnoj energiji i uspješno popunili domaću prazninu [ 5]; Chongqing Chuanyi Control Valve je razvio i proizveo NPS6 Class1500 ultra-niskotemperaturni duboko hladni kuglasti ventil za LNG, koji je dostigao međunarodni napredni nivo u pokazateljima performansi i može se promovirati i primjenjivati ​​u uređajima na niskim temperaturama kao što su tečni prirodni gas [6].

Međutim, industrija proizvodnje ventila u mojoj zemlji se razvila relativno kasno i još uvijek postoji jaz u ukupnom tehničkom nivou u odnosu na razvijene zemlje, posebno u pouzdanosti i vijeku trajanja vrhunskih ventila. Zaptivna površina ventila jedan je od ključnih faktora koji utiču na kvalitet ventila. Kada je proizvod u teškom servisnom okruženju i radni uslovi su složeni i promjenjivi, vrlo je lako pretrpjeti površinska oštećenja u vidu korozije, habanja i drugih kvarova, što ozbiljno ugrožava bezbedne performanse servisa opreme. Konkretno, u oblastima hemijske industrije uglja i nuklearnog inženjeringa, postavljaju se stroži zahtevi za ventile. U cilju poboljšanja vijeka trajanja i pouzdanosti ventila, poduzeća trenutno obično koriste tehnologije modifikacije površine kao što su prskanje [7-8], oblaganje plazma lukom [9-10] i oblaganje argonom [11-12] kako bi se poboljšalo habanje otpornost i otpornost na koroziju površine proizvoda, te su postigli dobre ekonomske koristi. Huang Yusheng et al. [13] pripremio je Cr3C2-NiCr premaz na čeličnoj podlozi od 30CrMo postupkom supersoničnog prskanja radi poboljšanja otpornosti na habanje i koroziju zaptivnih kugličnih ventila. Istraživanja su pokazala da premaz ima odličnu otpornost na habanje i koroziju, a čvrstoća vezivanja sa podlogom prelazi 70 MPa. Lin Zhong et al. [14] koristio je nanosekundni laser za uklanjanje mikro-udubljenja na površini supstrata i kombinovao ga sa tehnologijom raspršivanja nadzvučnog plamena za pripremu WC-10Co-4Cr premaza. Otpornost premaza na koroziju je poboljšana za oko 31.98% u odnosu na površinsko poliranje ili pjeskarenje. Xie Yuanfeng i dr. [15] primijenio je tehnologiju navarivanja plazmom na površinsko otvrdnjavanje potpuno metalnih zaptivnih leptir ventila kako bi poboljšao efikasnost i kvalitet nanošenja proizvoda. U poređenju sa tradicionalnim lučnim navarivanjem, ukupni troškovi proizvodnje smanjeni su za 50%. S brzim razvojem vrhunske proizvodne industrije, potražnja za ventilskim proizvodima visokih performansi postaje sve hitnija. Kada se suočavamo sa složenim scenarijima primjene, postojeća tehnologija modifikacije površine sve je teže ispuniti zahtjeve proizvodnje i proizvodnje. Kao „univerzalni alat za obradu“, tehnologija laserske obrade može se koristiti za modifikaciju površine materijala, pružajući novu opciju za modifikaciju i popravku vrhunskih ventilskih proizvoda.

Tehnologija laserskog oblaganja je napredna tehnologija modifikacije površine s prednostima kao što su ušteda zelene energije, poboljšanje i ponovna proizvodnja[16]. Može riješiti probleme lakog odvajanja, visoke poroznosti i velike deformacije trenutne tehnologije modifikacije površine i zadovoljiti potrebe poboljšanja performansi, produženja vijeka trajanja i popravke vrhunskih ventila. Ovaj rad uvodi nekoliko uobičajenih oblika kvara površine ventila i kombinuje stvarne potrebe modifikacije površine u industriji ventila. On sažima napredak istraživanja tehnologije laserskog oblaganja u industriji ventila sa tri aspekta: dizajn materijala za oblaganje, optimizacija procesa i statistička simulacija. Konačno, raduje se svojoj budućnosti.

2 Oblici kvara ventila

Ventili će imati različite tipove kvarova tijekom rada, odnosno ventil ne može ispuniti očekivanu funkciju zbog oštećenja konstrukcije tijekom upotrebe[17]. Prema uobičajenim pojavama loma i karakteristikama ventila, njihovi oblici loma mogu se podijeliti na kvar zbog curenja, kvar na habanje, kvar od korozije, slom loma, itd., kao što je prikazano na slici 1. Slom loma se odnosi na oblike loma kao što je plastičnost , krtost, zamor i korozija pod naponom u dijelovima ventila. Ova vrsta kvara se često javlja u tijelu ventila, među kojima je najčešći prijelom stabla. Oblici kvara kao što su curenje, habanje i korozija često se javljaju na površini zaptivke ventila. Na primjer, premali kontakt između zaptivne površine ventila i sjedišta ventila, žljebovi na zaptivnoj površini uzrokovani erozijom tečnog medija velikom brzinom, ponovljeni sudari i trenje između sjedišta ventila i jezgre ventila i kontakt s interferencijom između sjedište ventila i vreteno ventila koji rezultiraju smanjenjem omjera tlaka zaptivanja mogu dovesti do kvara zaptivne površine ventila. Među njima, habanje i kvar od korozije su dva najtipičnija načina oštećenja površine brtve ventila.

2.1 Otkazivanje habanja

Otkazivanje habanja općenito se odnosi na oblik kvara u kojem proizvod ventila stalno dolazi u kontakt s čvrstim česticama i tekućim medijima tijekom rada, uzrokujući habanje, mijenja se površinsko stanje komponenti ventila i gubi se izvorna funkcija [18]. Oblici habanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: korozivno habanje i abrazivno trošenje. Korozivno habanje se odnosi na oblik kvara u kojem je struktura protočnog kanala uništena zbog korozivnog medija tokom servisiranja ventila. Često se javlja u komponentama koje prolaze kroz protok (propeler, tijelo pumpe, itd.), unutrašnji zid cjevovoda i zaptivni par. Abrazivno habanje ventila je uzrokovano prisustvom velikog broja čvrstih čestica u tekućem mediju, koje više puta pere i udaraju o unutrašnju površinu ventila tokom protoka, što na kraju dovodi do kvara ventila. Glavni uzroci habanja su: radno okruženje, konstrukcijski dizajn i faktori materijala. Kada se radno okruženje proizvoda ne može promijeniti, optimizacija strukture i optimizacija materijala su glavne mjere za poboljšanje habanja ventila.

2.2 Korozijski kvar

Otkazivanje korozije odnosi se na oblik kvara uzrokovan korozivnim medijem kada je proizvod ventila u upotrebi. Općenito se može podijeliti u dvije kategorije: galvanska korozija i pukotna korozija [19]. Galvanska korozija se obično odnosi na koroziju različitih metala između komponenti ventila. Zbog razlike u potencijalu korozije, metal s niskim potencijalom korodira brže, a korozija s visokim potencijalom usporava. Galvanska korozija se često javlja u komponentama ventila koje su zavarene ili obložene materijalima koji se razlikuju od osnovnog materijala. Stoga se oblik galvanskog kvara u ventilu najprije manifestira kao kvar zavarenog sloja ili sloja oplate, što zatim dovodi do direktnog kontakta između proizvoda i korozivnog medija, što rezultira galvanskom korozijom. Korozija pukotina je oblik kvara uzrokovan postojanjem praznina u proizvodima ventila. U suštini, pukotna korozija je posebna galvanska korozija koja nastaje u izuzetno malim prazninama. Kako bi se izbjegla korozija, često se koriste antikorozivne podloge i površinski premazi. Upotreba antikorozivnih podloga može direktno i efikasno rešiti problem korozije, ali je cena antikorozivnih podloga visoka i izuzetno je teško postići široku primenu; Obrada površinskog premaza je trenutno najrasprostranjenija metoda protiv korozije od strane raznih kompanija ventila. U skladu sa uslovima rada radnog komada, potrebni materijali otporni na koroziju mogu se lokalno zavariti, što može značajno poboljšati otpornost ventila na koroziju. Tablica 1 prikazuje uobičajene oblike kvarova i uzroke zaptivnih površina ventila.

S obzirom na habanje, koroziju i druge probleme s kvarovima koji su skloni pojavljivanju kod proizvoda ventila, konvencionalne tehnologije modifikacije površine imaju nedostatke niske čvrstoće vezivanja premaza i velike deformacije radnog komada, što je teško ispuniti strogim zahtjevima proizvodnje visokih performansi. proizvodi ventila. Tehnologija laserskog oblaganja ima karakteristike zelene, visoke efikasnosti i lake automatizacije. Dok ispunjava zahtjeve za poboljšanje performansi površine ventila, također uzima u obzir visoku pouzdanost i izdržljivost. Postala je pouzdana i visoko potencijalna tehnologija modifikacije i popravke površine u industriji ventila.

3 Primjena laserske obloge u ojačavanju i popravci površine ventila

Lasersko oblaganje tipičan je predstavnik u oblasti laserske obrade. Značajno poboljšava otpornost na habanje, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju površine obratka dodavanjem jednog ili više slojeva odabranih materijala na površinu podloge. Proces obrade je sljedeći: formulirati plan laserskog oblaganja na osnovu izgleda i veličine dijelova ventila, modifikacije površine/dijelova za popravku i tehničkih zahtjeva; izvršiti lasersku obradu obloga; pregledati i testirati površinski modificirane/popravljene proizvode i završiti završno oblikovanje obloge nakon strojne obrade[20]. Korištenje tehnologije laserskog oblaganja za modificiranje/popravku površine ventila može učiniti da vrhunski proizvodi ventila imaju odlične sveobuhvatne performanse i još više poboljšaju otpornost na habanje i koroziju površine.

Trenutno su žarišta istraživanja laserske obloge u industriji ventila uglavnom koncentrirana u smjerovima dizajna materijala za oblaganje, optimizacije procesa oblaganja, statističke simulacije i planiranja puta. Odnos istraživačkog rada prikazan je na slici 2. Odabir materijala za oblaganje u osnovi određuje performanse obložnog sloja; optimizacija procesa oblaganja kontroliše kvalitet modifikacije površine ventila; statistika i simulacija pružaju teorijske smjernice za predviđanje performansi sloja obloge i optimizaciju procesa oblaganja; Planiranje putanje oblaganja predstavlja izvodljivo rješenje za praksu laserskog oblaganja složenih ventila. Uz veliku primjenu tehnologije laserskog oblaganja u industriji ventila, neizbježno će biti postavljeni veći zahtjevi na performanse sloja obloge. Kroz istraživanje i razvoj materijala, optimizaciju procesa i statističku simulaciju, postupno će se formirati sistematski sistem istraživanja i razvoja tehnologije laserske obloge za industriju ventila.

3.1 Dizajn materijala za oblaganje

Odabir i udio materijala za oblaganje presudni su za performanse sloja obloge na površini ventila[24]. Općenito, zahtjevi za performansama sloja obloge zavise od radnog okruženja proizvoda ventila. Zbog velikog broja tipova ventila i složenih radnih uslova, uglavnom se zahtevaju tvrdoća, otpornost na habanje i otpornost na koroziju sloja obloge pod visokim temperaturama i visokim pritiskom. Među njima, povećanje tvrdoće, otpornosti na habanje i otpornosti na koroziju materijala za oblaganje može se postići ojačavanjem druge faze, finozrnastim ojačanjem i drugim metodama.

Dodavanje keramičkih čestica i oksida rijetkih zemalja trenutno je izvodljivo rješenje za poboljšanje tvrdoće i otpornosti na habanje materijala za oblaganje. Li Mingzhe et al. [25] dodao je Al2O3 keramičke čestice na bazi Ni/Al, i rafinirao strukturu kako bi se postigla tvrdoća od 650HV. To je uglavnom zbog toga što u sloju obloge NiCrAl/Al2O3 ima više dispergovanih čestica Al2O3, što inhibira plastičnost matrice tokom trenja, povećava nosivost matrice, a time i otpornost na habanje sloja obloge. Liu Jia i dr. [26] pripremio je premaz od volfram karbida na bazi nikla koji sadrži rijetku zemlju Y2O3 na površini ventilskog čelika 40Cr10Si2Mo. Dodatak rijetke zemlje Y2O3 može rafinirati zrna, pročistiti otopljeni bazen i smanjiti stopu razrjeđivanja, značajno poboljšavajući tvrdoću i otpornost na habanje premaza. Među njima, prosječna tvrdoća WC premaza na bazi nikla s dodatkom 1% Y2O3 je 1054 HV, a mehanizam habanja je abrazivno trošenje. Otpornost na habanje je poboljšana za 26.7% u poređenju sa WC premazom na bazi nikla bez dodavanja retkih zemalja.

Osim toga, u primjeni nuklearnih energetskih ventila, kako bi se izbjegla radijacijska aktivacija elementarnog kobalta i ispunili operativni zahtjevi zaptivne površine nuklearnog ventila, relevantni naučnici razvili su razne prahove od legura bez kobalta za jačanje nuklearnog ventila. zaptivna površina. Shi-hong Shi et al. [27] dizajnirao je prah legure FeCr-1 na bazi željeza bez kobalta za zaptivnu površinu nuklearnog ventila. Premaz sadrži fine karbide visoke tvrdoće kao što su Fe3C, Fe5C2 i Fe0.4Mn3.6C, čime se postiže disperziono ojačanje. Istovremeno, ovi karbidi stvaraju veliki broj dislokacija u prevlaci, formirajući ojačanje čvrstog rastvora i ojačanje druge faze. Ovaj tip praha na bazi željeza ima karakteristike otpornosti na visoke temperature, dobre otpornosti na habanje i dobre otpornosti na koroziju. Geyan Fu et al. [28] razvio je prah legure na bazi Ni-Cr bez kobalta (Ni-3) kako bi ispunio zahtjeve za površinskim premazom bez kobalta za brtve ventila nuklearne energije. Obložni sloj uglavnom sadrži ojačavajuće faze kao što su M23 (CB)6, M7C3, Ni3Al itd., sa prosječnom tvrdoćom od 500 HV, i ima dobru otpornost na habanje, dobru otpornost na koroziju i otpornost na visoke temperature. Aiqin Xu et al. [29] razvili su dvije vrste legura u prahu, na bazi nikla i na bazi željeza, u skladu sa zahtjevima bez kobalta za ventile nuklearne energije. Performanse legure na bazi nikla bliske su performansama legure na bazi kobalta, i ima odlične performanse u okruženju visoke temperature korozije; premaz od legure na bazi željeza ima dobru zavarljivost i otpornost na habanje. U poređenju sa legurom na bazi kobalta, legura na bazi željeza ima ogromnu prednost u cijeni u velikoj primjeni ventila nuklearnih elektrana. T. Shi et al. [30] razvio je leguru na bazi nikla bez kobalta (Ni-SD) i primijenio tehnologiju laserskog oblaganja šupljih prstenastih tačaka na modifikaciju površine zaptivne površine nuklearnog ventila. Rezultati pokazuju da je glavna faza Ni-SD prevlake γ-Ni, kao i mala količina karbida i borida (slika 3). Mikrotvrdoća sloja omotača može doseći 700 HV0.3, što je mnogo više od uobičajene legure na bazi kobalta Stel-lite6 (500 HV0.3) koja se trenutno koristi u nuklearnim ventilima. Ima visoku temperaturnu otpornost i odličnu otpornost na habanje.

3.2 Postupak laserskog oblaganja

Parametri procesa laserskog oblaganja uglavnom uključuju snagu lasera, brzinu dodavanja praha, brzinu skeniranja, putanju obloge, itd. Parametri procesa će direktno promijeniti interakciju između lasera, praha i supstrata, što će rezultirati promjenama u morfologiji površine i mikrostrukturi sloja obloge , čime se utiče na kvalitet obloge, mehanička svojstva i efikasnost obloge premaza.

Liu Fuguang i dr. [31] proveo je testiranje popravke legure Stellite 6 na bazi kobalta laserom kako bi riješio problem popravke na licu mjesta zaptivnih površina ventila superkritičnih termoenergetskih jedinica. Rezultati su pokazali da je tvrdoća sloja obloge dostigla 450~500 HV, a energija udara na sobnoj temperaturi 40~60 J. Sloj za popravku imao je dobru metaluršku vezu sa čeličnom podlogom SA182 F91 otpornom na toplinu. Međutim, sloj oblaganja bio je sklon defektima kao što su slabo spajanje i pore, pa je bilo potrebno odabrati odgovarajuće parametre procesa oblaganja. Cheng Hao i dr. [32] koristio je prah na bazi željeza kao materijal za oblaganje površine za brtvljenje kako bi riješio probleme čestih kvarova zaptivne površine kombinovanih ventila uzrokovanih velikim brojem pumpi za ubrizgavanje vode u naftnom polju Changqing i dugotrajnim radom. Nakon oblaganja, radni vek proizvoda je produžen za više od 0.6 puta, a troškovi proizvodnje su ušteđeni za više od 38% u poređenju sa novim proizvodom, čime je postignuto smanjenje troškova i poboljšanje efikasnosti naftnih pumpi za ubrizgavanje vode. Wu Qiang i dr. [33] koristio je poluvodički laser za laserski obložen sloj legure na bazi Ni na površini 2205 duplex nehrđajućeg čelika leptir ventila. Minimalna brzina korozije obložnog sloja bila je 3.47×10-5A/cm2, a maksimalna tvrdoća 680 HV, što je oko 2.5 puta više od tvrdoće podloge. Cui Lujun i dr. [34] koristili su poluvodički laser velike snage spojen s vlaknima za pripremu višestrukih premaza od legura na bazi kobalta na ZG45 ploči od materijala ventila pumpe. Prosječna mikrotvrdoća obložnog sloja dostigla je 586.5 HV0.3, što je više od 2.8 puta više od podloge. Otpornost sloja obloge na koroziju raspršivanjem je značajno poboljšana. Cui Gang i dr. [35] laserski obložen metalno keramički premaz od volfram karbida na bazi kobalta na podlozi sjedišta ventila od nehrđajućeg čelika 410. Rezultati su pokazali da se u uslovima snage lasera od 3.5 kW i brzine skeniranja od 100-150 mm/min može dobiti sloj obloge sa dobrim površinskim formiranjem i performansama. Shu-Shuo Chang et al. [36] koristio je proces koaksijalnog laserskog oblaganja za oblaganje legure na bazi kobalta Stellite 6 na površini sjedišta ventila kontrolnog ventila. Sloj obloge sjedišta ventila pokazao je odličnu otpornost na udarno habanje, odnosno otpornost na pucanje pod velikim opterećenjem. Moo-Keun Song i dr. [37] koristili su različite parametre za provođenje testova laserske obloge na površini ispušnih ventila brodskih motora. Pripremljeni gradijentni premaz nije imao pore i pukotine, a prosječna tvrdoća obložnog sloja bila je veća od 529 HV. Yinping Ding i dr. [38] proveli su testove legure na bazi kobalta laserom na zaptivnoj površini sjedišta kontrolnog ventila i pripremili mješoviti sloj obloge sastavljen od 70% stelita 3 + 30% stelita 21. U poređenju sa Stellite 6, povećana je tvrdoća i otpornost na habanje mješovitog premaza, a poboljšana je i tendencija pucanja sloja laserske obloge. Xingchen Lin et al. [39] predložio je metodu oblaganja laserskog izvora s tri snopa za rješavanje problema pukotina na sloju laserskog oblaganja kugličnog ventila od nehrđajućeg čelika. Tri grede su korištene za dinamičko lokalno predgrijavanje, lasersko oblaganje i dinamičko lokalno kaljenje, respektivno, a realizovana je ni60+WC obrada kugličnog ventila od nehrđajućeg čelika. U poređenju sa tradicionalnom metodom oblaganja, uzorak kugličnog ventila nije imao pukotine i defekte pora, kao što je prikazano na slici 4. Tabela 2 je statistička tabela karakteristika laserski nanesenih premaza za različite ventile.

Za lasersko oblaganje složenih ventilskih struktura, relevantni naučnici su sproveli istraživanja koristeći specijalne mašine za planiranje putanje i istraživanje i razvoj. Jiang Xiaoxia [23] dizajnirao je algoritam za planiranje putanje za lasersko oblaganje brtvene površine troekscentričnog diska leptir ventila ispod konformnog kosog konusnog učvršćenja i ravnog univerzalnog učvršćenja za jačanje brtvene površine troekscentričnog diska leptir ventila. Rezultati pokazuju da platforma za lasersko oblaganje zasnovana na šestoosnom robotu + rotacioni sto može realizovati proces oblaganja troekscentričnog leptira. Yu Mingwei [41] je razvio set poluprovodničkih lasera u kombinaciji sa sistemom za obradu laserske obloge sa petoosnim mehanizmom sa četiri veze za kuglaste ventile kao odgovor na potrebe obrade laserske obloge. Istovremeno, prema prostornoj trajektoriji kretanja kugličnog ventila tokom laserskog oblaganja, realizovani su algoritmi i programi za pozicioniranje delova, podešavanje parametara, proračun pomaka itd., čime je realizovana kontrola programa konformne obrade kuglice laserske obloge. ventil. Kako bi se postigao kvalitetan popravak oštećenih jezgara ventila, Shu Linsen et al. [42] predložio je metodu procesa laserskog oblaganja jezgre ventila zasnovanu na planiranju položaja putanje i geometrijskoj rekonstrukciji, koja može učinkovito pratiti graničnu površinu za oblaganje jezgre ventila za oblaganje. Pripremljeni premaz nema nedostataka kao što su pore i pukotine. Slika 5 je šematski dijagram procesa prefabrikacionog dizajna granične površine jezgre ventila za preradu laserske obloge.

3.3 Statistika i simulacija

Proces laserskog oblaganja je dinamičan proces na koji utječe više faktora i uključuje složene fizičke i kemijske promjene. Ova karakteristika dovodi do velikog ulaganja u istraživanje laserskog oblaganja, ali je efikasnost vrlo niska. Stoga relevantni znanstvenici koriste statističke i simulacijske metode kako bi ubrzali proces istraživanja tehnologije ventilskog laserskog oblaganja.

Upotreba statističkih algoritama može optimizirati iterativni rad na testiranju obloge, smanjiti troškove pokušaja i grešaka i ubrzati završetak ciklusa razvoja proizvoda. Song Shaodong i dr. [43] je koristio metodu postupne regresione analize za uspostavljanje regresijskog modela za parametre procesa oblaganja i optimizirao ga na temelju višeciljnog genetskog algoritma za dobivanje optimalnih parametara procesa. Nakon optimizacije algoritma, mikrotvrdoća obložnog sloja povećana je za 21.7%, formiranje prevlake je bolje, a kvaliteta obložnog sloja je značajno poboljšana. Lei Che et al. [44] proučavali su efekte snage lasera, brzine skeniranja, brzine dodavanja praha i sadržaja WC-a na sloj obloge kroz ortogonalne eksperimente i predložili nejasnu sveobuhvatnu metodu procjene uključujući kvalitet makro površine, mikrostrukturu, mikrotvrdoću, otpornost na habanje, otpornost na oksidaciju, gustinu i otpornost na koroziju. Rezultati pokazuju da kada je snaga lasera 1.1 kW, brzina skeniranja je 800 mm/min, brzina dodavanja praha 20%, a sadržaj WC-a 20%, tvrdoća, otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju premaza su optimalni. . Jianbin Wang i dr. [45] izračunali su optimalne procesne parametre laserske obloge genetskim algoritmom i uspostavili kvantitativni model odnosa između parametara procesa i performansi ventila metodom neuronske mreže. Kodiranjem parametara, postavljanjem inicijalne grupe, dizajnom fitnes funkcije i podešavanjem parametara upravljanja algoritmom, dobijena je optimalna konfiguraciona šema genetskog algoritma kontrole parametara laserske obloge ventila.

Na osnovu prijenosa topline, laserskog modela izvora topline, teorije termoelastične plastike, teorije faznog polja, itd., uspostavlja se model konačnih elemenata za simulaciju temperaturnog polja i polja naprezanja laserske obloge, te predviđa performanse sloja obloge, koji može pružiti teorijsku referencu za stvarne eksperimente oblaganja. Cai Chunbo i dr. [46] koristio je softver za analizu konačnih elemenata SYSWELD za numeričku simulaciju procesa laserskog oblaganja površine kapije, analizirao polje naprezanja laserske obloge i temperaturno polje i dobio zakon raspodjele zaostalog naprezanja laserske obloge na površini kapije. Studija pokazuje da zaostalo naprezanje u sloju obloge kapije postupno raste s negativnim smjerom osi z. Što je bliže području kružne rupe u kapiji, to je veće vlačno naprezanje, a tendencija pucanja se značajno povećava. Slika 6 prikazuje z smjer i ekvivalentnu raspodjelu zaostalog naprezanja kapije. Zhang Weibo [47] je koristio numeričku simulaciju za analizu procesa laserskog oblaganja dijelova jezgre ventila, realizirao simulaciju temperaturnog polja dijelova jezgre ventila i izmjerio vrijednost preostalog naprezanja površinskog sloja oblaganja dijela jezgre ventila na temelju metode slijepih rupa. Rezultati pokazuju da je simulacijska vrijednost u osnovi bliska izmjerenoj vrijednosti, koja može zadovoljiti stvarne radne uvjete.

4 Sažetak i Outlook

Trenutno se moja zemlja i zapadne zemlje sve više takmiče u oblasti ekonomije, trgovine, vrhunske tehnologije itd., a problem ograničenja uvoza vrhunskih ventilskih proizvoda postaje sve ozbiljniji. Domaća zamjena je postala imperativ. S obzirom na to, domaće vrhunske kompanije za proizvodnju ventila i naučno-istraživačke institucije sprovele su seriju istraživanja vezanih za lasersko oblaganje ventila, uglavnom fokusirajući se na materijale za oblaganje ventila, procese oblaganja, statistiku i simulaciju.

(1) Istraživanje i razvoj materijala za oblaganje ventila ima karakteristike visoke tvrdoće, otpornosti na visoke temperature, odlične otpornosti na habanje i otpornosti na koroziju. Materijali za oblaganje su odlučujući faktor u sveobuhvatnim performansama vrhunskih slojeva obloge ventila. Razvoj materijala sa odličnim performansama i niskom cijenom je preduvjet za široku primjenu tehnologije laserskog oblaganja u vrhunskim ventilima. Stoga, kako bi se zadovoljili zahtjevi visoke pouzdanosti i dugog vijeka trajanja ventila visokih performansi i poboljšala konkurentnost domaćih vrhunskih ventila, razvoj genomskog sistema za vrhunske specijalne materijale ventila je jedno od ključnih istraživanja. uputstva.

(2) Proces laserskog oblaganja poboljšava kvalitet slojeva obloge ventila, efikasnost obloge i ostvaruje proizvodnju obloga ventila složene strukture. Tehnologija obloge igra ključnu ulogu u procesu proizvodnje vrhunskih ventila. Usklađivanjem parametara i optimizacijom procesa kako bi se izbjeglo stvaranje pora i pukotina, usvojen je algoritam planiranja putanje + posebna mašinska metoda za realizaciju proizvodnje obloga ventila složene strukture. Lasersko oblaganje ventila složene strukture je teška tačka u trenutnoj primeni.

(3) Statistika i simulacija mogu smanjiti troškove istraživanja i razvoja i ciklus pokušaja i grešaka laserskog oblaganja ventila. Metoda zasnovana na regresionoj analizi može brzo formirati optimizirani plan procesa oblaganja. Primjena planiranja staza i geometrijske rekonstrukcije predstavlja teorijsku potporu za preradu laserskih obloga. Simulacija polja naprezanja i temperaturnog polja daje teorijsku referencu za lasersko oblaganje proizvoda ventila.

(4) Ugradite tehnologiju laserskog oblaganja u proces projektovanja ventilskih proizvoda. Iz perspektive upravljanja životnim ciklusom proizvoda, treba razmotriti modifikaciju ventila, poboljšanje i tehnologiju popravke kako bi se izbjeglo da strukturalni oblik i izbor materijala ograničavaju primjenu tehnologije laserskog oblaganja.