基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺探讨

崔志刚

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摘要：滑动轴承是各种机械设备中常见的零部件，其性能直接影响着设备的工作效率和寿命。为了提高滑动轴承的耐磨性和耐腐蚀性等性能，基于激光熔覆复合涂层的制造工艺逐渐受到关注。通过激光熔覆技术将不同材料的涂层熔覆在轴承表面，形成复合涂层，可以改善轴承的表面硬度和耐磨性。

关键词：激光熔覆；复合涂层；滑动轴承；制造工艺

引言

基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺是一种有潜力的技术，可以提高轴承的耐磨性和使用寿命。然而，由于摩擦和磨损等原因，滑动轴承的寿命和性能受到一定的限制。本文将探讨基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺，旨在提高滑动轴承的耐磨性和使用寿命，实现滑动轴承的优化和升级。

一、基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺面临的挑战

（一）材料选择不佳

激光熔覆复合涂层的性能与材料的选择密切相关。不同的涂层材料具有不同的硬度、耐磨性和耐蚀性等性能。因此，在滑动轴承制造工艺中，需要选择合适的涂层材料来满足特定的工作条件。然而，目前市场上可供选择的涂层材料种类有限，且部分材料的价格昂贵。因此，寻找具有良好性能和经济可行的涂层材料是一个挑战。

（二）工艺参数复杂

激光熔覆复合涂层的性能受到工艺参数的影响。例如，激光功率、喷射速度和扫描速度等参数都会影响涂层的硬度、附着力和微观结构等性能。然而，工艺参数的优化是一个复杂而繁琐的过程，需要大量的试验和实验。

（三）涂层与基材的界面结合难度大

激光熔覆复合涂层的成功与涂层与基材之间的良好结合密切相关。由于涂层的快速熔化和凝固过程，界面处可能存在氧化、夹杂物和化学反应等问题，影响界面结合强度。如果界面结合不牢固，涂层可能会剥落或脱落，导致滑动轴承的失效。

（四）制造成本较高

激光熔覆复合涂层的制造过程涉及到激光设备、材料和工艺参数等多个方面，这些都会增加制造成本。此外，激光熔覆复合涂层的制造过程相对复杂，需要高技术水平的操作和控制，这也会增加制造成本。

二、基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺的优化措施

（一）优化材料选择

在滑动轴承制造中，涂层材料的选择对涂层的性能至关重要。要选择具有良好耐磨性、耐蚀性和疲劳寿命的材料。目前市场上常见的涂层材料包括金属、陶瓷和复合材料等。金属材料具有良好的导热性和可塑性，能够提高涂层的耐磨性和承载能力。常用的金属涂层材料包括钼、铝和钛等。这些金属材料具有较高的硬度和耐磨性，可以有效地减少轴承的磨损和摩擦。此外，金属材料还具有较好的导热性，可以帮助散热，提高轴承的使用寿命。其次，陶瓷材料具有优异的硬度和耐磨性，可以提高涂层的耐磨性和耐蚀性。常用的陶瓷涂层材料包括氧化铝、氮化硅和碳化硅等。这些材料具有较高的硬度和耐磨性，可以有效减少轴承的摩擦和磨损。此外，陶瓷材料还具有较好的化学稳定性，可以提高涂层的耐蚀性，延长轴承的使用寿命。[1]复合材料结合了金属和陶瓷的优点，具有较高的综合性能。常见的金属基复合涂层由金属基体和陶瓷颗粒组成。金属基体具有良好的可塑性和韧性，可以提高涂层的韧性和可靠性；陶瓷颗粒具有优异的硬度和耐磨性，可以提高涂层的硬度和耐磨性。通过调整复合材料的成分和比例，可以进一步优化涂层的性能，提高轴承的使用寿命。在材料选择时，需要综合考虑性能、可获得性和成本等因素，选择最适合的涂层材料。

（二）优化工艺参数

工艺参数包括激光功率、喷射速度、扫描速度和粉末喷射量等。这些参数直接影响到涂层的硬度、附着力和微观结构等性能。通过优化这些参数，可以获得更好的涂层性能。例如，增加激光功率和喷射速度可以提高涂层的熔化深度和附着力，但也可能导致过热和气孔等缺陷。因此，需要通过实验和优化，确定最佳的工艺参数组合，以获得最佳的涂层性能。其次，优化粉末喷射技术是提高涂层质量的重要手段。粉末喷射技术直接影响到涂层的均匀性和致密性。合适的喷射技术可以保证粉末在激光熔覆过程中均匀分布，并且能够充分熔化和与基材结合。在喷射过程中，要注意控制粉末的喷射速度和喷射角度，以保证粉末能够均匀覆盖在基材表面，并且与基材形成良好的结合。最后，优化熔覆过程是确保涂层质量和稳定性的重要环节。熔覆过程中要注意控制激光能量的输入和扫描速度的控制，以保证涂层的均匀性和致密性。同时，还要注意控制激光熔覆区域的温度和冷却速度，以避免过热和快速冷却导致的缺陷和应力集中。此外，还可以采用预加热、后处理等措施，进一步提高涂层的质量和稳定性。在优化措施的过程中，需要通过实验和数据分析，不断调整和优化工艺参数、粉末喷射技术和熔覆过程，以获得最佳的涂层性能。

（三）优化界面结合

涂层与基材之间的界面结合强度直接影响到涂层的性能和使用寿命。如果界面结合不牢固，涂层容易剥落或脱落。因此，需要通过表面预处理和界面改性等手段来增强界面结合。一种常见的预处理方法是在基材表面进行喷砂处理。喷砂可以通过高速喷射磨料颗粒，将基材表面的氧化皮、油污和其他污染物去除，使基材表面变得粗糙。这样可以增加涂层与基材之间的摩擦力和接触面积，提高涂层的附着力。

[2]另外，还可以通过酸洗或阳极氧化等化学方法，清除基材表面的氧化层，减少表面的污染物，进一步提高涂层的附着力。此外，界面改性是指在涂层和基材之间加入一层或多层过渡层，以改善界面结合。过渡层可以通过改变材料的成分、晶体结构或化学性质来实现。例如，在基材表面形成一层金属间化合物，可以增加涂层与基材之间的化学结合力。此外，还可以在界面处引入一层相变层，通过固态相变或液态相变来增强界面结合。通过优化界面结合，可以提高涂层的稳定性和使用寿命。强大的界面结合可以有效地防止涂层剥落或脱落，提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性。此外，优化界面结合还可以提高涂层的传热性能和润滑性能，进一步提高滑动轴承的性能。

（四）降低制造成本

激光熔覆复合涂层可以提供具有良好表面质量和尺寸精度的涂层，因此可以减少后续加工的需求。例如，传统的滑动轴承通常需要经过磨削、车削等加工工艺来达到所需的尺寸和表面粗糙度。而通过优化激光熔覆复合涂层的工艺，可以直接制备出满足要求的涂层，从而减少后续加工工艺和成本。其次，通过建立严格的质量控制体系和实施全过程的过程监控，可以有效地降低制造过程中的废品率和不良品率。加强质量控制和过程监控可以有效地降低制造过程中的废品率和不良品率，从而减少资源浪费，降低制造成本。废品和不良品的产生不仅会增加材料和能源消耗，还需要额外的人力和设备成本进行处理和修复。而通过加强质量控制和过程监控，可以尽早发现并解决质量问题，确保产品符合设计要求和客户需求，减少废品和不良品的产生。此外，加强质量控制和过程监控还可以提高生产效率和降低维护成本。通过实时监测和控制制造过程，可以及时发现工艺偏差和设备故障，减少停机时间和生产延误。同时，通过精细的质量控制和过程监控，可以提高产品的稳定性和可靠性，降低维护成本和售后服务成本。[3]

三、结语

基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承具有较高的附着力和耐磨性，能够显著提高滑动轴承的使用寿命和性能。未来，我们可以通过进一步优化工艺参数、探索新的材料和涂层组合，以及开展更多的性能测试和应用实验，不断改进和完善基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺，为工业生产提供更高性能的滑动轴承。

参考文献：

[1]陆玉兵,权秀敏.基于激光熔覆复合涂层的滑动轴承制造工艺研究[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2021,21(03):32-35.

[2]张崇才,王龙,刘召杰等.新型铝合金滑动轴承的制造工艺与应用[J].新技术新工艺,2006(01):96-99.

[3]何庆中.双金属滑动轴承坯件制造工艺[J].机械制造,2000(12):37-38.