Cr12MoV模具激光填丝熔覆熔入行为机理、工艺优化和性能表征研究
发布时间：2023-04-11 18:40
Cr12MoV钢以优异的淬硬性和经济性作为冷作模具钢材料被广泛使用,其应用工况恶劣,在循环交变载荷下容易出现磨损脱落、崩刃和塑性变形等表面失效现象而报废。因此高品质高效修复模具表面亟需解决。与传统修复技术相比激光填丝熔覆的热影响区小、稀释率低;且具有材料利用率高、孔隙率低,选区性强等激光粉末熔覆不可比拟的优势,在高精度模具修复方面具有更好的适用性。本文结合实验、视觉检测、表征和优化等方法对Cr12MoV钢表面激光填丝熔覆的工艺优化和性能评估开展研究,其主要研究内容如下:(1)利用高速摄像机对光丝耦合区域进行动态捕捉,阐明热量分配关系对焊丝熔入机制的影响,获得稳定过渡形式下的合理焊丝送进条件。结果表明:激光填丝熔覆时采用前置送丝方式和50°送丝角度,焊丝送进位置精度和熔覆稳定性最高。按光丝间距从大到小,焊丝熔入行为可分为铺展过渡、液桥过渡和大滴过渡。其中当光丝重叠时,焊丝通过稳定液桥向熔池过渡,对激光能量波动和送丝速度适应性高,是最理想的过渡方式。(2)引入基体表面粗糙度作为控制熔覆成形质量的工艺变量,通过正交试验和函数拟合研究工艺参数的交互作用,确定激光功率、扫描速度、送丝速度和表面粗...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 冷作模具概况
1.1.2 失效形式
1.1.3 模具修复方法现状
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光填丝熔覆技术特点
1.2.2 激光能量吸收率研究现状
1.2.3 激光填丝熔覆过程动态观察研究现状
1.3 研究目标和主要内容
第二章 试验材料、设备和方法
2.1 试验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 焊丝材料
2.2 试验设备和方法
2.2.1 激光填丝熔覆试验
2.2.2 熔覆层宏观形貌和微观组织观察
2.2.3 性能检测
2.2.3.1 显微硬度
2.2.3.2 摩擦磨损性能
2.2.3.3 拉伸性能
2.2.3.4 残余压力
2.3 本章小结
第三章 焊丝的熔入机制研究
3.1 前言
3.2 焊丝加热和熔化机制
3.3 焊丝送进条件优化
3.3.1 送丝方向对熔覆层成形质量的影响
3.3.2 送丝角度对熔覆层成形质量的影响
3.3.3 光丝间距对熔覆层成形质量的影响
3.3.3.1 光丝间距标定
3.3.3.2 光丝分离对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.3 光丝重叠对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.4 丝遮挡光对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.5 光丝间距对熔覆层形貌的影响
3.4 本章小结
第四章 单道激光填丝熔覆工艺优化和性能表征
4.1 正交试验设计
4.1.1 工艺参数与优化目标的确定
4.1.1.1 激光功率P
4.1.1.2 扫描速度Vs
4.1.1.3 送丝速度Vf
4.1.1.4 基体表面粗糙度Sa
4.1.2 正交实验设计及结果
4.1.3 正交试验结果分析
4.1.3.1 工艺参数对熔覆层宽度的影响
4.1.3.2 工艺参数对熔覆层高度的影响
4.1.3.3 工艺参数对稀释率的影响
4.2 工艺参数数值拟合优化
4.2.1 拟合函数模型的建立
4.2.2 函数拟合分析
4.2.3 工艺参数间的交互复合作用关系
4.2.4 多评价指标下的成形质量综合控制
4.3 组织性能分析
4.3.1 组织分析
4.3.2 表面硬度分析
4.4 本章小结
第五章 多道激光填丝熔覆工艺设计和性能表征
5.1 搭接率模型建立
5.2 工艺优化设计和分析
5.2.1 熔覆层表面平整度
5.2.2 熔覆层显微硬度分布和微观组织
5.2.3 摩擦磨损性能研究
5.2.4 拉伸性能和残余应力测量
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间获得的科研成果
攻读硕士学位期间参加的科研项目
本文编号：3789571
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 冷作模具概况
1.1.2 失效形式
1.1.3 模具修复方法现状
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激光填丝熔覆技术特点
1.2.2 激光能量吸收率研究现状
1.2.3 激光填丝熔覆过程动态观察研究现状
1.3 研究目标和主要内容
第二章 试验材料、设备和方法
2.1 试验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 焊丝材料
2.2 试验设备和方法
2.2.1 激光填丝熔覆试验
2.2.2 熔覆层宏观形貌和微观组织观察
2.2.3 性能检测
2.2.3.1 显微硬度
2.2.3.2 摩擦磨损性能
2.2.3.3 拉伸性能
2.2.3.4 残余压力
2.3 本章小结
第三章 焊丝的熔入机制研究
3.1 前言
3.2 焊丝加热和熔化机制
3.3 焊丝送进条件优化
3.3.1 送丝方向对熔覆层成形质量的影响
3.3.2 送丝角度对熔覆层成形质量的影响
3.3.3 光丝间距对熔覆层成形质量的影响
3.3.3.1 光丝间距标定
3.3.3.2 光丝分离对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.3 光丝重叠对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.4 丝遮挡光对焊丝熔入行为的影响
3.3.3.5 光丝间距对熔覆层形貌的影响
3.4 本章小结
第四章 单道激光填丝熔覆工艺优化和性能表征
4.1 正交试验设计
4.1.1 工艺参数与优化目标的确定
4.1.1.1 激光功率P
4.1.1.2 扫描速度Vs
4.1.3 正交试验结果分析
4.1.3.1 工艺参数对熔覆层宽度的影响
4.1.3.2 工艺参数对熔覆层高度的影响
4.1.3.3 工艺参数对稀释率的影响
4.2 工艺参数数值拟合优化
4.2.1 拟合函数模型的建立
4.2.2 函数拟合分析
4.2.3 工艺参数间的交互复合作用关系
4.2.4 多评价指标下的成形质量综合控制
4.3 组织性能分析
4.3.1 组织分析
4.3.2 表面硬度分析
4.4 本章小结
第五章 多道激光填丝熔覆工艺设计和性能表征
5.1 搭接率模型建立
5.2 工艺优化设计和分析
5.2.1 熔覆层表面平整度
5.2.2 熔覆层显微硬度分布和微观组织
5.2.3 摩擦磨损性能研究
5.2.4 拉伸性能和残余应力测量
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间获得的科研成果
攻读硕士学位期间参加的科研项目
本文编号：3789571
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3789571.html
