激光熔覆零件疲勞壽命評(píng)估一直是制約激光熔覆技術(shù)在工程中推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素,現(xiàn)有研究多為試驗(yàn)研究,缺乏理論分析。為量化評(píng)估激光熔覆試件的疲勞壽命,并確定熔覆過(guò)程的最優(yōu)速度參數(shù),采用能量法,綜合考慮相變及熔覆過(guò)程能量變化規(guī)律,建立了激光熔覆構(gòu)件疲勞壽命評(píng)估模型,模型計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。評(píng)估模型計(jì)算結(jié)果表明采用同步送粉法,激光功率、光斑直徑及送粉速率一定的情況下,V是180mm/min時(shí)為最優(yōu)參數(shù)。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)技術(shù). 2020,46(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

激光熔覆試件加工流程示意圖

疲勞試驗(yàn)在圖2所示的SDS100型電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,采用載荷控制方式,每一次試驗(yàn)都選用3個(gè)試件進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),并取3次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為最終試驗(yàn)結(jié)果,以減小疲勞試驗(yàn)的誤差。疲勞試驗(yàn)施加載荷為260MPa,應(yīng)力比R=-1,加載頻率為20Hz,正弦波形。疲勞試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。2.3 熔池尺寸確定

表5 熔覆試件理論壽命及疲勞試驗(yàn)結(jié)果 參數(shù) 理論壽命 疲勞試驗(yàn)壽命 誤差/% 試件1 試件2 試件3 平均 P1 3521 2278 2986 2592 2619 34.4 P2 3455 3531 3629 3691 3617 4.5 P3 3510 3240 3869 3674 3594 2.3 P4 3498 3654 3739 3644 3679 4.9 P5 2748 2086 1299 1119 1501 82.1由表5和圖3可知,五種不同參數(shù)的疲勞試件的試驗(yàn)壽命和評(píng)估模型計(jì)算壽命之間的誤差差距較大,參數(shù)2、參數(shù)3和參數(shù)4的誤差在5%以?xún)?nèi),評(píng)估結(jié)果和疲勞試驗(yàn)壽命吻合的非常好。參數(shù)1和參數(shù)5模型評(píng)估結(jié)果和疲勞試驗(yàn)壽命間的誤差很大,分別達(dá)到了34.4%和82.1%。評(píng)估結(jié)果和疲勞試驗(yàn)壽命間的誤差并不是隨著掃描速度的增加而逐漸增大的,而是先降低后升高,參數(shù)1和參數(shù)5誤差大的原因是參數(shù)1掃描速度太慢引起燒蝕,參數(shù)5掃描速度太快,熔覆粉末和基體沒(méi)有形成冶金結(jié)合。燒蝕及沒(méi)有形成冶金結(jié)合都會(huì)使熔覆試件的疲勞壽命大幅降低,進(jìn)而表現(xiàn)為和理論壽命有較大誤差。燒蝕及沒(méi)有形成冶金結(jié)合對(duì)激光熔覆加工而言是無(wú)效的,因此參數(shù)1和參數(shù)5不適合應(yīng)用于工程實(shí)際,故而在文中試驗(yàn)條件下,只有參數(shù)2、參數(shù)3和參數(shù)4是有效參數(shù)。綜上分析可以看出參數(shù)3即熔覆速度為180mm/min時(shí)可以得到較為理想的熔覆構(gòu)件。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光熔覆修復(fù)對(duì)TC4鈦合金疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響[J]. 葛茂忠,項(xiàng)建云,范真.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(16)
[2]基于能量耗散理論的載荷頻率對(duì)A7N01鋁合金高周疲勞行為影響[J]. 程永明,方喜風(fēng),韓文峰.  焊接學(xué)報(bào). 2017(12)

博士論文
[1]基于能量耗散的金屬疲勞損傷表征及壽命預(yù)測(cè)[D]. 李斌.西北工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]面向再制造截齒的有限元分析及疲勞壽命預(yù)測(cè)[D]. 郭孝敏.中北大學(xué) 2019
[2]面向綠色再制造的單道激光熔覆幾何特征的研究[D]. 許波.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3506747