本文關鍵詞：基于Cr12MoV的激光熔覆技術研究

  更多相關文章： 激光熔覆修復工藝 Cr12MoV 回轉體 有限元模擬 溫度場

【摘要】：本文以模具工業(yè)中常用Cr12MoV冷作模具鋼為研究對象,采用光纖激光器以及相關輔助設備在基材表面進行熔覆實驗,通過探究不同工藝參數(shù)對熔覆層宏觀樣貌、熔覆層相關尺寸及金相組織的影響,確定最佳工藝參數(shù),為模具的修復應用奠定一定的基礎。首先利用有限元數(shù)值分析軟件進行激光熔覆溫度場的模擬,通過改變激光功率和掃描速度,得到不同功率和掃描速度下的溫度場分布特點:熔池呈現(xiàn)彗星狀的拖尾形狀,熔池周圍溫度梯度大,隨功率增大,熔池溫度變化量增大。遠離熔池的基體受熱影響區(qū)域可達三分之一,溫度梯度小。掃描速度的變化對于熔池溫度變化量影響不明顯。并得到工藝參數(shù)的參考范圍:掃描速度6mm/s-10mm/s,激光功率200W-1000W。然后探究淬火和退火兩種不同熱處理狀態(tài)的基體對熔覆層性能的影響。通過固定掃描速度和送粉電壓,改變激光功率為可變工藝參數(shù),在淬火和退火不同熱處理狀態(tài)基體表面熔覆Ni60A和70%Ni60A+30%WC粉末。對熔覆層性能指標的檢測結果分析表明,在不同熱處理狀態(tài)基體上選擇相同的參數(shù)和粉末進行激光熔覆,其熔覆層的性能無明顯不同,即熔覆層性能只與熔覆工藝參數(shù)相關,與基體熱處理狀態(tài)關系不大,在零部件的關鍵位置,可采用在退火基體激光熔覆處理,即可以實現(xiàn)工作性能要求,還能避免淬火處理的微熱變形。其次將Ni60A粉末作為熔覆粉末在淬火狀態(tài)基體進行熔覆實驗,通過比較激光功率和掃描速度對熔覆層宏觀外貌和寬度、高度尺寸以及熔覆層硬度的影響得到最佳工藝參數(shù),其最佳工藝參數(shù)為掃描速度10mm/s、激光功率200W、送粉電壓8V。結果表明:熔覆層由三部分組成,包括熔覆區(qū)、結合區(qū)、熱影響區(qū)。熱影響區(qū)存在部分黑色絮狀物。熔覆區(qū)的顯微組織主要為胞狀和枝狀晶體結構,組織內(nèi)部沒有明顯裂紋和氣孔,上部組織細小均勻,下部組織粗大稀疏。熔覆區(qū)和基體出現(xiàn)白亮波浪狀結合,此類結合可增強熔覆層的抗磨損能力。同時將實驗與溫度場的模擬結果相結合,驗證溫度場模擬結果的可靠性,并進行興城粉末冶金廠沖頭磨破損區(qū)域的修復。最后針對回轉體類零部件特點,利用板材激光熔覆所得最佳工藝參數(shù),選擇周向旋轉、軸向直線和螺旋線三種不同的熔覆路徑進行實驗,通過對照熔覆層相關性能指標,得到其回轉體的最優(yōu)熔覆路徑為螺旋線路徑,又將工藝參數(shù)通過實驗分析進一步優(yōu)化,得到在螺旋線路徑下的最佳工藝參數(shù)是激光功率為900W,送粉電壓為14V,最后進行立德減震器廠沖壓模具磨破損區(qū)域的激光熔覆修復。
【關鍵詞】：激光熔覆修復工藝 Cr12MoV 回轉體 有限元模擬 溫度場
【學位授予單位】：遼寧工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 課題來源及意義12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題研究內(nèi)容13-16
• 2 激光熔覆應用研究理論基礎16-22
• 2.1 Cr12MoV的失效形式16-17
• 2.2 Cr12MoV冷作模具表面處理技術17
• 2.3 激光熔覆技術17-21
• 2.3.1 Cr12MoV激光熔覆技術簡介17-18
• 2.3.2 Cr12MoV熔覆層形成機理18-19
• 2.3.3 工藝參數(shù)對Cr12MoV熔覆層影響19-21
• 2.4 本章小結21-22
• 3 實驗內(nèi)容與研究方法22-26
• 3.1 實驗材料22
• 3.1.1 基體材料22
• 3.1.2 熔覆粉末22
• 3.2 實驗設備22-23
• 3.3 熔覆技術路線23-25
• 3.3.1 單道激光熔覆23-24
• 3.3.2 多道單層激光熔覆24
• 3.3.3 多道多層激光熔覆24-25
• 3.4 試樣表征及熔覆層性能25
• 3.5 金相試樣的制備25
• 3.6 本章小結25-26
• 4 溫度場的數(shù)值模擬26-33
• 4.1 建立模型26-29
• 4.1.1 數(shù)學模型26
• 4.1.2 邊界條件26-27
• 4.1.3 定義材料屬性27-28
• 4.1.4 三維模型及網(wǎng)格劃分28-29
• 4.1.5 高斯熱源的施加29
• 4.2 溫度場模擬結果29-31
• 4.2.1 激光功率對溫度場的影響29-30
• 4.2.2 掃描速度對溫度場的影響30-31
• 4.3 本章小結31-33
• 5 激光熔覆修復Cr12MoV模具表面的工藝研究33-59
• 5.1 不同熱處理狀態(tài)Cr12MoV表面的激光熔覆33-41
• 5.1.1 實驗材料及數(shù)據(jù)33
• 5.1.2 工藝參數(shù)對熔覆層宏觀質(zhì)量影響33-36
• 5.1.3 工藝參數(shù)對熔覆層微觀尺寸影響36-39
• 5.1.4 熔覆層硬度分析39-40
• 5.1.5 金相顯微組織分析40-41
• 5.2 淬火狀態(tài)Cr12MoV模具表面的激光熔覆41-55
• 5.2.1 實驗材料及數(shù)據(jù)41
• 5.2.2 工藝參數(shù)對熔覆層宏觀質(zhì)量影響41-45
• 5.2.3 工藝參數(shù)對熔覆層微觀尺寸影響45-48
• 5.2.4 工藝參數(shù)對熔覆層硬度的影響48-51
• 5.2.5 多道單層搭接熔覆51-52
• 5.2.6 多道多層搭接熔覆52-53
• 5.2.7 多道搭接熔覆層微觀組織53-55
• 5.3 Cr12MoV沖頭熔覆修復55-56
• 5.4 缺陷分析及解決辦法56-57
• 5.5 本章小結57-59
• 6 Cr12MoV鋼回轉體的激光熔覆修復59-66
• 6.1 熔覆路徑59-61
• 6.1.1 熔覆路徑選擇59-60
• 6.1.2 熔覆路徑比較60-61
• 6.2 工藝參數(shù)的優(yōu)化61-62
• 6.3 多道單層搭接62-63
• 6.4 多道單層熔覆層硬度63-65
• 6.5 Cr12MoV沖壓凸模熔覆修復65
• 6.6 本章小結65-66
• 7 結論66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表學術論文情況70-71
• 致謝71

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本文編號：536361