H13钢表面Co基合金等离子弧堆焊工艺及组织性能研究
发布时间：2023-02-19 15:50
在制造业中,模具钢的生产成本高,消耗能源大。热作模具钢由于其工作环境十分恶劣,在长期工作后模具表面容易产生磨损、裂纹等问题,造成较大的经济损失。针对这一问题,本文以H13为研究对象,通过等离子弧堆焊技术在H13钢表面熔覆钴基合金耐磨层。本文首先对不同焊接工艺参数对焊接效果的影响规律进行了研究,获得了较为合适的焊接工艺参数,并成功制备了表面成型良好,无裂纹、气孔等缺陷的堆焊试样。通过有限元模拟技术建立了堆焊模型,研究了堆焊过程中焊接应力的变化规律。对堆焊层的显微组织与耐磨性能进行了研究。其主要的研究成果如下:(1)通过工艺实验,研究了焊接工艺对焊缝形貌、硬度的影响。结果表明,焊接速度为3.5mm/s,送粉量为65g/min,焊接电流为190A,焊接电压为15V,预热温度为300℃时能够得到硬度高、焊缝形貌良好并且无裂纹缺陷的试样。(2)通过有限元模拟建立了堆焊模型,对热影响区应力进行了分析。结果表明,预热降低了热影响区的温度梯度、冷却速度和应变,减小了焊后残余应力。在堆焊过程中,每进行一次焊接,都会产生新的焊接应力,新产生的应力随着焊接次数的增加不断减小,最后趋于稳定。每一次焊接都能消减...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 模具钢高温摩擦磨损研究现状
1.2.1 模具钢高温摩擦磨损机理
1.2.2 模具钢耐高温磨损性能强化方法
1.3 等离子弧堆焊研究现状
1.3.1 等离子弧堆焊原理
1.3.2 等离子弧堆焊粉末的分类
1.3.3 等离子堆焊工艺研究现状
1.4 堆焊数值模拟研究现状
1.4.1 焊接温度场数值模拟的国内外历史及发展现状
1.4.2 焊接残余应力数值模拟的国内外历史和发展现状
1.5 本论文研究目的与主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法与设备
2.2.1 堆焊实验
2.2.2 焊后热处理实验
2.3 组织表征与性能测试方法与设备
2.3.1 微观组织及物相表征
2.3.2 残余应力测试
2.3.3 硬度测试
2.3.4 磨损实验
第3章 焊接工艺参数的优化
3.1 焊接电流对焊缝形貌和硬度影响
3.1.1 焊接电流对焊缝形貌的影响
3.1.2 焊接电流对焊缝硬度的影响
3.2 送粉量对焊缝形貌和硬度的影响
3.2.1 送粉量对焊缝形貌的影响
3.2.2 送粉量对硬度的影响
3.3 预热工艺对热影响区的组织与焊接残余应力的影响
3.3.1 预热工艺对热影响区组织的影响
3.3.2 预热工艺对热影响区残余应力的影响
3.4 本章小结
第4章 堆焊方案对温度场和应力场的影响
4.1 单道焊接模型的建立
4.1.1 材料模型的补充与建立
4.1.2 几何模型的建立
4.1.3 边界条件的设定
4.1.4 模拟热源的建立与校核
4.2 预热对热影响区的影响
4.2.1 预热对温度场的影响
4.2.2 预热对焊接应变的影响
4.2.3 预热对焊接应力的影响
4.3 堆焊对热影响区残余应力的影响
4.3.1 焊接次数对热影响区最大残余应力的影响
4.3.2 焊接次数对残余应力的影响
4.4 本章小结
第5章 调质热处理对堆焊试样组织与性能的影响
5.1 调质热处理对堆焊试样微观组织的影响
5.1.1 调质热处理前堆焊层组织
5.1.2 调质热处理后堆焊层组织
5.1.3 调质热处理后H13 钢组织
5.2 调质热处理对H13 钢和堆焊层硬度的影响
5.3 调质热处理对H13 钢热影响区焊接应力的影响
5.4 本章小结
第六章 钴基堆焊层高温耐磨性能
6.1 温度对H13 钢和堆焊层耐磨性能的影响
6.1.1 温度对H13 钢与堆焊层失重量的影响
6.1.2 温度对摩擦系数的影响
6.1.3 温度对H13 钢与堆焊层磨损表面形貌的影响
6.2 载荷对H13 钢和堆焊层耐磨性能的影响
6.2.1 加载力对H13 钢和堆焊层磨损失重量的影响
6.2.2 加载力对H13 钢和钴基堆焊层磨损表面形貌的影响
6.3 本章小节
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
本文编号：3746506
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 模具钢高温摩擦磨损研究现状
1.2.1 模具钢高温摩擦磨损机理
1.2.2 模具钢耐高温磨损性能强化方法
1.3 等离子弧堆焊研究现状
1.3.1 等离子弧堆焊原理
1.3.2 等离子弧堆焊粉末的分类
1.3.3 等离子堆焊工艺研究现状
1.4 堆焊数值模拟研究现状
1.4.1 焊接温度场数值模拟的国内外历史及发展现状
1.4.2 焊接残余应力数值模拟的国内外历史和发展现状
1.5 本论文研究目的与主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法与设备
2.2.1 堆焊实验
2.2.2 焊后热处理实验
2.3 组织表征与性能测试方法与设备
2.3.1 微观组织及物相表征
2.3.2 残余应力测试
2.3.3 硬度测试
2.3.4 磨损实验
第3章 焊接工艺参数的优化
3.1 焊接电流对焊缝形貌和硬度影响
3.1.1 焊接电流对焊缝形貌的影响
3.1.2 焊接电流对焊缝硬度的影响
3.2 送粉量对焊缝形貌和硬度的影响
3.2.1 送粉量对焊缝形貌的影响
3.2.2 送粉量对硬度的影响
3.3 预热工艺对热影响区的组织与焊接残余应力的影响
3.3.1 预热工艺对热影响区组织的影响
3.3.2 预热工艺对热影响区残余应力的影响
3.4 本章小结
第4章 堆焊方案对温度场和应力场的影响
4.1 单道焊接模型的建立
4.1.1 材料模型的补充与建立
4.1.2 几何模型的建立
4.1.3 边界条件的设定
4.1.4 模拟热源的建立与校核
4.2 预热对热影响区的影响
4.2.1 预热对温度场的影响
4.2.2 预热对焊接应变的影响
4.2.3 预热对焊接应力的影响
4.3 堆焊对热影响区残余应力的影响
4.3.1 焊接次数对热影响区最大残余应力的影响
4.3.2 焊接次数对残余应力的影响
4.4 本章小结
第5章 调质热处理对堆焊试样组织与性能的影响
5.1 调质热处理对堆焊试样微观组织的影响
5.1.1 调质热处理前堆焊层组织
5.1.2 调质热处理后堆焊层组织
5.1.3 调质热处理后H13 钢组织
5.2 调质热处理对H13 钢和堆焊层硬度的影响
5.3 调质热处理对H13 钢热影响区焊接应力的影响
5.4 本章小结
第六章 钴基堆焊层高温耐磨性能
6.1 温度对H13 钢和堆焊层耐磨性能的影响
6.1.1 温度对H13 钢与堆焊层失重量的影响
6.1.2 温度对摩擦系数的影响
6.1.3 温度对H13 钢与堆焊层磨损表面形貌的影响
6.2 载荷对H13 钢和堆焊层耐磨性能的影响
6.2.1 加载力对H13 钢和堆焊层磨损失重量的影响
6.2.2 加载力对H13 钢和钴基堆焊层磨损表面形貌的影响
6.3 本章小节
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
本文编号：3746506
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