在制造業(yè)中,模具鋼的生產(chǎn)成本高,消耗能源大。熱作模具鋼由于其工作環(huán)境十分惡劣,在長期工作后模具表面容易產(chǎn)生磨損、裂紋等問題,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。針對這一問題,本文以H13為研究對象,通過等離子弧堆焊技術(shù)在H13鋼表面熔覆鈷基合金耐磨層。本文首先對不同焊接工藝參數(shù)對焊接效果的影響規(guī)律進(jìn)行了研究,獲得了較為合適的焊接工藝參數(shù),并成功制備了表面成型良好,無裂紋、氣孔等缺陷的堆焊試樣。通過有限元模擬技術(shù)建立了堆焊模型,研究了堆焊過程中焊接應(yīng)力的變化規(guī)律。對堆焊層的顯微組織與耐磨性能進(jìn)行了研究。其主要的研究成果如下:(1)通過工藝實驗,研究了焊接工藝對焊縫形貌、硬度的影響。結(jié)果表明,焊接速度為3.5mm/s,送粉量為65g/min,焊接電流為190A,焊接電壓為15V,預(yù)熱溫度為300℃時能夠得到硬度高、焊縫形貌良好并且無裂紋缺陷的試樣。(2)通過有限元模擬建立了堆焊模型,對熱影響區(qū)應(yīng)力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,預(yù)熱降低了熱影響區(qū)的溫度梯度、冷卻速度和應(yīng)變,減小了焊后殘余應(yīng)力。在堆焊過程中,每進(jìn)行一次焊接,都會產(chǎn)生新的焊接應(yīng)力,新產(chǎn)生的應(yīng)力隨著焊接次數(shù)的增加不斷減小,最后趨于穩(wěn)定。每一次焊接都能消減...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 模具鋼高溫摩擦磨損研究現(xiàn)狀
        1.2.1 模具鋼高溫摩擦磨損機(jī)理
        1.2.2 模具鋼耐高溫磨損性能強(qiáng)化方法
    1.3 等離子弧堆焊研究現(xiàn)狀
        1.3.1 等離子弧堆焊原理
        1.3.2 等離子弧堆焊粉末的分類
        1.3.3 等離子堆焊工藝研究現(xiàn)狀
    1.4 堆焊數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.1 焊接溫度場數(shù)值模擬的國內(nèi)外歷史及發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬的國內(nèi)外歷史和發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本論文研究目的與主要內(nèi)容
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗方法與設(shè)備
        2.2.1 堆焊實驗
        2.2.2 焊后熱處理實驗
    2.3 組織表征與性能測試方法與設(shè)備
        2.3.1 微觀組織及物相表征
        2.3.2 殘余應(yīng)力測試
        2.3.3 硬度測試
        2.3.4 磨損實驗
第3章 焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化
    3.1 焊接電流對焊縫形貌和硬度影響
        3.1.1 焊接電流對焊縫形貌的影響
        3.1.2 焊接電流對焊縫硬度的影響
    3.2 送粉量對焊縫形貌和硬度的影響
        3.2.1 送粉量對焊縫形貌的影響
        3.2.2 送粉量對硬度的影響
    3.3 預(yù)熱工藝對熱影響區(qū)的組織與焊接殘余應(yīng)力的影響
        3.3.1 預(yù)熱工藝對熱影響區(qū)組織的影響
        3.3.2 預(yù)熱工藝對熱影響區(qū)殘余應(yīng)力的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 堆焊方案對溫度場和應(yīng)力場的影響
    4.1 單道焊接模型的建立
        4.1.1 材料模型的補充與建立
        4.1.2 幾何模型的建立
        4.1.3 邊界條件的設(shè)定
        4.1.4 模擬熱源的建立與校核
    4.2 預(yù)熱對熱影響區(qū)的影響
        4.2.1 預(yù)熱對溫度場的影響
        4.2.2 預(yù)熱對焊接應(yīng)變的影響
        4.2.3 預(yù)熱對焊接應(yīng)力的影響
    4.3 堆焊對熱影響區(qū)殘余應(yīng)力的影響
        4.3.1 焊接次數(shù)對熱影響區(qū)最大殘余應(yīng)力的影響
        4.3.2 焊接次數(shù)對殘余應(yīng)力的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 調(diào)質(zhì)熱處理對堆焊試樣組織與性能的影響
    5.1 調(diào)質(zhì)熱處理對堆焊試樣微觀組織的影響
        5.1.1 調(diào)質(zhì)熱處理前堆焊層組織
        5.1.2 調(diào)質(zhì)熱處理后堆焊層組織
        5.1.3 調(diào)質(zhì)熱處理后H13 鋼組織
    5.2 調(diào)質(zhì)熱處理對H13 鋼和堆焊層硬度的影響
    5.3 調(diào)質(zhì)熱處理對H13 鋼熱影響區(qū)焊接應(yīng)力的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 鈷基堆焊層高溫耐磨性能
    6.1 溫度對H13 鋼和堆焊層耐磨性能的影響
        6.1.1 溫度對H13 鋼與堆焊層失重量的影響
        6.1.2 溫度對摩擦系數(shù)的影響
        6.1.3 溫度對H13 鋼與堆焊層磨損表面形貌的影響
    6.2 載荷對H13 鋼和堆焊層耐磨性能的影響
        6.2.1 加載力對H13 鋼和堆焊層磨損失重量的影響
        6.2.2 加載力對H13 鋼和鈷基堆焊層磨損表面形貌的影響
    6.3 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄



本文編號：3746506