本文關鍵詞：高速鋼表面焊絲激光熔覆工藝及熔覆層性能研究

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【摘要】：為實現(xiàn)高硬焊絲激光熔覆對高速鋼刀具進行修復的目的,本文采用Nd:YAG脈沖激光器,利用966T高硬度焊絲在M2高速鋼基材表面進行激光熔覆試驗。研究了激光熔覆工藝參數(shù)對熔覆層橫截面幾何形貌以及稀釋率的影響規(guī)律并通過正交試驗對工藝參數(shù)進行了優(yōu)化選擇；對高速鋼表面焊絲激光熔覆層的化學成分、組織形貌、顯微硬度、常溫硬度和紅硬度、摩擦學特性等進行了試驗研究和理論分析,驗證了利用高硬焊絲在高速鋼表面進行激光熔覆獲得滿足刀具切削要求涂層的可行性,為高速鋼刀具的激光熔覆修復提供理論基礎。單道激光熔覆試驗表明,工藝參數(shù)通過影響激光熱輸入量實現(xiàn)對熔覆層幾何形貌的影響,隨著激光電流、脈沖寬度的增加熔覆層厚度減小,熔深、熔寬增大；隨著掃描速度的增大,熔寬、熔深有上升的趨勢,但當掃描速度高于100mm/min時,由于能量密度降低以及熱量損失增大,熔寬趨于平穩(wěn),熔深開始顯著減��；隨著鏡頭離焦量的增加,熔寬先增后減,熔深顯著減小,熔覆層厚度變化不明顯。正交試驗結果顯示,離焦量對稀釋率的影響趨勢最大,在α=0.005水平上顯著；激光電流、脈沖寬度均對稀釋率的影響趨勢在α=0.05的水平上顯著；掃描速度對稀釋率的影響趨勢最小,在α=0.1的水平上仍不顯著。利用正交試驗以稀釋率的最小值為選擇標準,對焊絲激光熔覆工藝參數(shù)組合進行優(yōu)化選擇,獲得的優(yōu)選工藝參數(shù)為電流、脈寬、離焦量、掃描速度分別為130A或135 A、4.5 ms、2 mm、195 mm/min。熔覆層形貌觀察表明,單道熔覆層橫截面由于脈沖激光作用顯著分層,上層為重復熔化區(qū),主要由密集分布的等軸晶和樹枝晶組成,下層為單次熔化區(qū),主要為柱狀樹枝狀晶；多道熔覆層表面呈魚鱗狀形貌,各脈沖點區(qū)域存在明顯的邊界。硬度分析表明,試樣截面內部存在4個硬度值分布區(qū)域,其中以熔合線附近區(qū)域的顯微硬度值最大,表層區(qū)域硬度值最小,估算熔覆熱影響區(qū)大小在150-200 μm之間；熔覆層的樣洛氏硬度和紅硬性均低于高速鋼基材,但仍在HRC 60以上,滿足金屬切削刀具硬度要求,證明了高速鋼表面高硬焊絲激光熔覆修復刀具的可行性。摩擦磨損試驗表明,與硬度較低的GCrl5磨頭進行往復摩擦試驗時,熔覆層摩擦狀態(tài)不如高速鋼基材穩(wěn)定,兩者的磨損形式均為粘著磨損；與高硬度硬質合金磨頭進行往復摩擦試驗時,由于熔覆層表面具有硬脆傾向,使其磨損形式同時存在粘著磨損與磨料磨損,通過測量磨損失重量可得高速鋼基材與熔覆層耐磨性相近,表明熔覆層的耐磨性滿足高速鋼刀具修復的需要。
【關鍵詞】：焊絲激光熔覆 高速鋼 工藝參數(shù) 性能測試
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 激光熔覆技術12-17
• 1.2.1 激光熔覆技術概述12-13
• 1.2.2 激光熔覆的分類13-15
• 1.2.3 激光熔覆設備15-17
• 1.3 高速工具鋼材料簡介17-19
• 1.3.1 高速鋼概述17-18
• 1.3.2 高速鋼的分類18-19
• 1.3.3 高速鋼成分特點與合金元素作用19
• 1.4 國內外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文研究內容21-23
• 第二章 試驗材料及試驗方法23-32
• 2.1 試驗材料23
• 2.2 試驗方法23-32
• 2.2.1 基材與焊絲的預處理24
• 2.2.2 激光熔覆試驗24-28
• 2.2.3 熔覆層性能檢測與分析28-32
• 第三章 高速鋼表面焊絲激光熔覆工藝研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 激光熔覆工藝參數(shù)對熔覆層幾何形貌的影響32-38
• 3.2.1 試驗參數(shù)的選取32-33
• 3.2.2 試驗結果分析33-38
• 3.3 激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇38-46
• 3.3.1 稀釋率分析38-39
• 3.3.2 正交試驗表的設計39-41
• 3.3.3 正交試驗結果及分析41-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第四章 高速鋼表面焊絲激光熔覆層組織性能分析47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 高速鋼表面焊絲激光熔覆層制備47
• 4.3 熔覆層化學成分分析及微觀組織觀察47-50
• 4.3.1 化學成分分析47-48
• 4.3.2 熔覆層的顯微觀測48-50
• 4.4 熔覆層硬度分析50-52
• 4.4.1 熔覆層截面的顯微硬度分析50-51
• 4.4.2 熔覆層洛氏硬度分析51-52
• 4.4.3 熔覆層紅硬性分析52
• 4.5 熔覆層摩擦學性能試驗52-56
• 4.5.1 GCr15磨頭往復摩擦試驗52-54
• 4.5.2 硬質合金磨頭往復摩擦試驗54-56
• 4.5.3 熔覆層的耐磨性分析56
• 4.6 本章小結56-58
• 結論58-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高曉龍;劉晶;張林杰;張建勛;;Nd:YAG激光器焊接鈦合金薄板的工藝研究[J];焊接;2014年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃柏穎;激光直接沉積TC11鈦合金組織及性能研究[D];山東建筑大學;2013年

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本文編號：680903