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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
光纖頭

45鋼光纖激光熔凝工藝分析研究

發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:87

  序言

  隨著激光技術(shù)的發(fā)展,激光表面強(qiáng)化逐漸成一種主要的表面處理技術(shù)。傳統(tǒng)激光表面處理多采用 CO2,YAG 等激光器,在強(qiáng)化工藝方面進(jìn)行了大量研究。由于光纖激光具有光電轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等特點,在激光表面強(qiáng)化領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。

  激光熔凝是一種重要的激光表面強(qiáng)化工藝方法。受激光光斑尺寸的限制,工件難以一次整體進(jìn)行熔凝,通常需要進(jìn)行多道搭接處理。激光功率和搭接掃描間距等工藝參數(shù)對激光熔凝硬化層的組織和性能會產(chǎn)生影響。而目前相關(guān)研究采用 CO2 激光居多,光纖激光熔凝處理的數(shù)據(jù)較少。 因此文中研究選擇45 鋼作為試驗基材,結(jié)合微觀組織、硬度和摩擦磨損試驗等分析,研究光纖激光功率和掃描間距對45 鋼熔凝處理的影響規(guī)律,為光纖激光的熔凝強(qiáng)化處理提供參考。

  1 實驗方法

  試驗所用基體材料為45 鋼,基體組織為鐵素體+珠光體,顯微硬度約為 220 HV0.2, 化學(xué)成分如表1所示。試樣尺寸為100mm×60mm×10mm。激光器為 YLS-2000 光纖激光器。光學(xué)分析采用奧林巴斯 BX51 顯微鏡,顯微硬度分析采用 HVS-1000Z維氏硬度計,摩擦磨損試驗采用 SRV 摩擦磨損試驗機(jī),磨損試樣采用 Smatouius 電子天平進(jìn)行稱重,其測量精度可達(dá)到0.01 mg。

  首先選擇激光掃描間距為 1.5 mm,在 45 鋼試塊上進(jìn)行多道熔凝試驗,工藝參數(shù)如表2 所示;熔凝處理前采用丙酮將表面的油污清洗干凈,然后對激光熔凝層進(jìn)行金相和顯微硬度分析,金相試樣制備先機(jī)械磨拋后,采用4%的硝酸酒精液進(jìn)行腐蝕;顯微硬度加載載荷為1.96 N,保壓時間15 s。 并對每組工藝參數(shù)試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗,磨損試驗采用線接觸干摩擦方式,上試樣為圓柱形的 GGr15 標(biāo)準(zhǔn)試樣,表面硬度為62.5 HRC,下試樣為試驗試樣,試樣尺寸為 φ24 mm ×7.88 mm 磨損試驗參數(shù)如表3 所示。

  在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析掃描間距變化對熔凝層性能的影響規(guī)律,試驗選定激光功率為 1.4 kW 搭接掃描間距根據(jù)分析結(jié)果確定。熔凝結(jié)束后的組織、硬度、耐磨試驗分析方法同上,此處不再贅述。

  2 實驗結(jié)果及討論

  2.1 不同激光功率熔凝實驗

  圖1 所示為4 種激光功率參數(shù)的熔凝處理橫截面,可以觀察到后道處理對前道熔凝層具有熱影響作用。由于選用激光熱源為高斯熱源,單道熔凝區(qū)呈碗狀分布,后道熔凝對前道熔凝層存在熱影響作用。另一方面,隨著激光功率的增加,熔凝層深度不斷增加,4 種激光功率參數(shù)的熔凝層深度均超過了1.0 mm。

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