通過建立Q235鋼表面激光熔覆低碳鐵基合金溫度場三維模型,分析了熔覆層頂、底的溫度隨時間變化的曲線,由此對熔覆層成形質(zhì)量進行預測。結(jié)合實驗論證得到激光功率為2000W、掃描速度為10mm/s時,熔覆層頂、底點最高溫度分別為2300℃和1500℃,有利于得到表面形貌較好、與基體良好冶金結(jié)合的熔覆層,熔覆層組織由等軸晶和垂直于界面的樹枝晶構(gòu)成,過渡區(qū)為富Cr、Ni的板條狀馬氏體;熔覆區(qū)組織均勻致密,過渡區(qū)中基體和熔覆材料產(chǎn)生了良好冶金結(jié)合且稀釋率低,熱影響區(qū)鐵素體與珠光體得到了細化。 

【文章來源】：材料科學與工程學報. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

有限元網(wǎng)格模型圖

沿掃描方向在對稱面上取3處熔覆層的頂點和底點。模擬結(jié)果表明，在掃描速度為10mm/s時，激光功率越大，取樣點的最高溫度越高：低于1500W時底點溫度小于1200℃，低于低碳鋼的熔點1495℃，熔覆效果較差；大于2000W時，熔覆層頂點和底點的最高溫度都達到低碳鋼熔點；大于2500W時熔覆層頂點最高溫度達到2800℃以上，基體熔化深度加大，稀釋率過高，會降低熔覆層性能。圖3為在激光功率為2000W時，掃描速度對熔覆過程溫度場的影響。掃描速度為5mm/s時，熔覆層頂點最高溫度達到了2800℃，熔池溫度過高，導致稀釋率太大及熔覆層厚度和寬度增加；掃描速度為15mm/s，熔覆層底點最高溫度只有1200℃，由于熱源移動太快，熔覆層整體溫度降低，基體幾乎不熔化，從而熔覆層與基體間冶金結(jié)合較差且容易出現(xiàn)裂紋。

試驗裝備為煜宸激光熔覆系統(tǒng)RC-LCD-4000-F-R3D型打印與激光再制造平臺與成套設備，運動控制系統(tǒng)采用KUKA六軸工業(yè)機器人；基體材料采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，試驗基板尺寸為50mm×50mm×10mm，基體表面熔覆前經(jīng)砂紙打磨，去除鐵銹及污漬。熔覆材料為低碳鐵基合金粉末，粒度為100～270μm，成分見表1。粉盤轉(zhuǎn)速為0.8r/min，載氣流量為15L/min，保護氣體為N2，激光光斑直徑固定為3.5mm。采用控制變量法，分別改變激光功率P和掃描速度v，進行不同激光工藝參數(shù)下的單道熔覆試驗。圖3 激光功率2000W時不同掃描速度下取樣點的溫度變化曲線（a)v=5mm/s;(b)v=10mm/s;(c)v=15mm/s

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]同軸送粉激光熔覆熔池數(shù)值模擬[D]. 董敢.湖南大學 2013
[2]激光熔覆熔池溫度場和流場的數(shù)值模擬[D]. 趙海玲.燕山大學 2013



本文編號：3126930