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摘要
针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求,采用FeCrNiMo马氏体不锈钢粉末在27SiMn结构钢基体表面进行激光熔覆,以改善基体表面的耐磨、耐蚀综合性能。本文旨在研究激光能量密度对FeCrNiMo熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响,采用热力耦合有限元模拟方法,基于双椭圆平面热源模型,计算分析了FeCrNiMo不锈钢粉在27SiMn钢基板表面的激光熔覆过程中,在不同的激光输入能量密度条件下,熔覆层的温度场和应力场的演变过程。并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验,通过稀释率(熔覆层横截面中,母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比)和熔宽情况的对比,以验证模拟结果的可靠性。进而研究激光能量密度对熔覆层稀释率、熔宽及其开裂倾向的影响规律。熔覆层的稀释率、熔宽均随输入能量密度的增加而增大,当输入功率达到3000W,熔覆速度6mm/s时可获得较理想的稀释率和熔宽。而熔覆层边缘的应力随输入能量密度的增加而增大,其开裂倾向增大;而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。在激光熔覆过程中提高输入能量虽有利于增大熔宽,提高熔覆效率,但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。
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