【摘要】：熱作模具在服役過程中,受工作介質(zhì)及交變熱載荷的影響。模具零部件表面易出現(xiàn)疲勞裂紋、腐蝕等,發(fā)生失效,降低了模具的使用壽命,增加生產(chǎn)成本。激光熔覆工藝是一種新型的表面改性技術,在模具失效表面熔覆一層具有優(yōu)良的耐磨性、耐高溫材料進行修復,能增加模具的壽命。激光熔覆的冷卻速度較快,在熔覆層中存在較大的焊接殘余應力。當殘余應力呈現(xiàn)為拉應力且與外加載荷產(chǎn)生疊加時,就會促使模具修復區(qū)域出現(xiàn)裂紋的萌生和擴展。錘擊法作為一種簡單有效的焊接殘余應力消除方法,可應用在激光熔覆層殘余應力的消除中。但錘擊力參數(shù)規(guī)范缺乏有效的標準,限制了其在模具修復中的使用范圍。本文利用錘擊力信號采集裝置及Lab VIEW軟件編制采集程序、設置采集參數(shù),根據(jù)錘擊方案進行錘擊力信號數(shù)據(jù)的采集,實現(xiàn)初步量化。針對模具修復錘擊力信號采集噪聲干擾較大的問題,運用db N(db為Daubechies的簡寫,N表示小波階數(shù))小波對錘擊力信號進行小波分解低頻系數(shù)信號重構,保留信號的低頻系數(shù),舍棄高頻系數(shù),重構后信噪比為10.0778,均方根誤差為0.6633,初步實現(xiàn)了模具修復錘擊力信號的降噪。在db N小波分解的基礎上進行閾值化處理,分析比較四種閾值選取原則下錘擊力信號的降噪效果,同時分析比較軟閾值‘s’與硬閾值‘h’的降噪效果。實驗結果表明四種閾值原則中‘minimaxi’原則降噪效果最好,軟閾值降噪效果優(yōu)于硬閾值降噪;從宏觀波形及降噪?yún)?shù)分析,兩種方法都能實現(xiàn)對錘擊力信號的噪聲濾除,但閾值法要優(yōu)于db N小波,db N小波降噪后出現(xiàn)了信號失真現(xiàn)象;此外軟閾值法還能較大程度的還原原始信號在突變點處的細節(jié)特征,避免了信號的失真,保證了模具修復錘擊力信號后續(xù)計算準確性。本文在錘擊力降噪量化的基礎上,利用小功率激光器先進行錘擊消除焊接殘余應力的初步激光陶瓷熔覆工藝實驗,將Si C陶瓷顆粒熔覆在H13鋼基體上,利用金相顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析,觀察熔覆試樣的宏觀形貌、微觀組織及成分變化。實驗結果顯示試樣橫截面上出現(xiàn)了明顯的分區(qū),熔覆層組織無方向性、致密、無明顯的裂紋氣孔,性能良好,結合區(qū)組織晶粒細小,熔覆層與基體形成了良好的冶金結合。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG665
【圖文】：

圖 1-1 熱作模具表面的裂紋Fig.1-1 Cracks on the surface of hot dies1.2.2 熱作模具的修復現(xiàn)狀及發(fā)展熱作模具失效后，對于損傷區(qū)域需要進行修復，來增加模具的使用壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本。目前模具修復常用的方法按照其工藝特點可分為以下幾種形式。1. 堆焊修復：堆焊修復就是在模具的失效位置，利用焊接的方法，堆覆一層具有耐磨性、耐腐蝕、耐高溫等性能的材料，來修復模具的損傷區(qū)域，延長模具的使用壽命。堆焊修復技術是最早應用在模具表面的改性技術。常用的堆焊修復方法包括：等離子堆焊、電弧堆焊、激光堆焊等。2. 電火花強化修復：電火花模具修復技術是利用電弧將具有特殊性能的導電材料涂覆到模具失效區(qū)域的工藝。堆積的導電材料在修復區(qū)域形成表面強化層，不僅能修復損傷區(qū)域，還能改變材料表面的物理及力學性能，產(chǎn)生強化作用[8]。3. 熱噴焊修復：利用氧-乙炔火焰熱源將待噴涂的具有特殊性能的合金粉末加熱到熔融狀態(tài)，然后使用特殊結構的噴槍將熔融狀態(tài)的粉末合金噴射到模

1.4 激光熔覆工藝的研究現(xiàn)狀激光熔覆工藝的特點是將陶瓷顆粒、合金粉末等熔覆材料用不同的添加方式放置在基體材料表面。然后利用高能密度的激光使基體材料與熔覆層材料一起熔化，熔覆材料與基體形成良好的冶金結合，提高基體材料表面的硬度、耐磨性等特點[12, 13]。激光熔覆工藝按照送粉方式的不同，可以分為兩種形式：預置粉末法和同步送粉法，如圖 1-2 所示。a)b)

程序編輯減少工作量同時又能滿足使用要求，對于復雜的應用場更高級的 VIs，中級乃至高級。模擬量輸出 VIs 與模擬量輸入 V35]。擊力信號的采集裝置及程序 錘擊力信號的采集裝置擊力信號的采集裝置主要由采集卡、接線端子、傳感器、信號放件等組成，其示意圖如圖 2-1 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李猛;蔣立輝;熊興隆;馮帥;;激光雷達信號的可變間隔閾值經(jīng)驗模式分解去噪法[J];強激光與粒子束;2014年11期

2 王金福;李富才;;機械故障診斷的信號處理方法:頻域分析[J];噪聲與振動控制;2013年01期

3 趙穎;劉祖深;李勝寅;;基于MATLAB的FIR數(shù)字濾波器的方法設計[J];國外電子測量技術;2012年10期

4 徐靜;戚文軍;農(nóng)登;周楠;;熱鍛模失效與強化的研究現(xiàn)狀[J];材料研究與應用;2011年03期

5 張新戈;雷正龍;郭新建;陳彥賓;;鋁合金電流強化激光焊接焊縫組織及性能[J];焊接學報;2011年08期

6 肖立波;任建亭;楊海峰;;振動信號預處理方法研究及其MATLAB實現(xiàn)[J];計算機仿真;2010年08期

7 劉立君;蘭虎;鄭紅艷;于忠偉;;MIG焊電弧聲信號與熔透狀態(tài)相關性[J];機械工程學報;2010年14期

8 曲巍崴;高峰;;基于噪聲方差估計的小波閾值降噪研究[J];機械工程學報;2010年02期

9 陳莉;黃鳳曉;周宏;張慶茂;;激光熔覆F305粉加WC的界面組織與性能[J];焊接技術;2006年03期

10 趙昌盛 ,居建村;熱作模具鋼H13失效分析[J];模具制造;2002年09期

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1 盧磊;機械加工過程中的早期故障微弱信號處理方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 孟超;材料、形狀耦元、熱循環(huán)溫度對熱作模具熱疲勞性能的影響[D];吉林大學;2014年

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1 曲凱莉;5CrNiMo鋼激光熔覆層組織與性能的研究[D];山東大學;2017年

2 羅世興;5CrNiMo鋼激光熔覆陶瓷顆粒增強Fe基復合層的研究[D];山東大學;2016年

3 文志杰;錘擊法消除鑄鐵焊接應力的研究[D];山東大學;2011年

本文編號：2788731