發(fā)布時(shí)間：2017-08-16 02:04

  本文關(guān)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(shí)現(xiàn)高硬焊絲激光熔覆對高速鋼刀具進(jìn)行修復(fù)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(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)。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(yàn)對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化選擇；對高速鋼表面焊絲激光熔覆層的化學(xué)成分、組織形貌、顯微硬度、常溫硬度和紅硬度、摩擦學(xué)特性等進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析,驗(yàn)證了利用高硬焊絲在高速鋼表面進(jìn)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(fù)提供理論基礎(chǔ)。單道激光熔覆試驗(yàn)表明,工藝參數(shù)通過影響激光熱輸入量實(shí)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(dāng)掃描速度高于100mm/min時(shí),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(yàn)結(jié)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(yàn)以稀釋率的最小值為選擇標(biāo)準(zhǔn),對焊絲激光熔覆工藝參數(shù)組合進(jìn)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(fù)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(diǎn)區(qū)域存在明顯的邊界。硬度分析表明,試樣截面內(nèi)部存在4個(gè)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(fù)刀具的可行性。摩擦磨損試驗(yàn)表明,與硬度較低的GCrl5磨頭進(jìn)行往復(fù)摩擦試驗(yàn)時(shí),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(zhì)合金磨頭進(jìn)行往復(fù)摩擦試驗(yàn)時(shí),由于熔覆層表面具有硬脆傾向,使其磨損形式同時(shí)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(fù)的需要。
【關(guān)鍵詞】：焊絲激光熔覆 高速鋼 工藝參數(shù) 性能測試
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(shù)12-17
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)概述12-13
• 1.2.2 激光熔覆的分類13-15
• 1.2.3 激光熔覆設(shè)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(diǎn)與合金元素作用19
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法23-32
• 2.1 試驗(yàn)材料23
• 2.2 試驗(yàn)方法23-32
• 2.2.1 基材與焊絲的預(yù)處理24
• 2.2.2 激光熔覆試驗(yàn)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(yàn)參數(shù)的選取32-33
• 3.2.2 試驗(yàn)結(jié)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(yàn)表的設(shè)計(jì)39-41
• 3.3.3 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析41-46
• 3.4 本章小結(jié)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(xué)成分分析及微觀組織觀察47-50
• 4.3.1 化學(xué)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(xué)性能試驗(yàn)52-56
• 4.5.1 GCr15磨頭往復(fù)摩擦試驗(yàn)52-54
• 4.5.2 硬質(zhì)合金磨頭往復(fù)摩擦試驗(yàn)54-56
• 4.5.3 熔覆層的耐磨性分析56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

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(xué)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(xué);2013年

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本文編號：680903