表面织构对模具钢激光熔覆层性能的影响分析

作者：赵昌龙; 刘俊; 姚世航; 王阔; 王旭旭

来源：表面技术, 2021, 50(06): 101-192.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.06.010

• 激光熔覆
• 正交试验
• 表面织构
• 熔覆温度
• 残余应力

目的减少激光熔覆过程中产生较大的应力和裂纹的现象,提高激光熔覆后模具钢的抗疲劳性能,延长其使用寿命。方法选取激光功率(800、1000、1200 W)、扫描速度(5、10、20 mm/s)、光斑半径(0.5、0.75、1mm)作为激光熔覆模拟因素,以残余应力为主要试验指标,进行三因素三水平正交模拟试验,并对试验结果进行信噪比及极差分析,确定最优熔覆参数。在最优熔覆参数下,进行预置织构及无织构的激光熔覆模拟,对比分析两次模拟的熔覆层温度及残余应力分布。在最优参数下进行熔覆加工,验证有效性。结果正交模拟试验得出最优熔覆参数为:激光功率800 W,扫描速度20 mm/s,光斑半径1 mm。得到最小残余应力平均值为360 MPa。此外,激光功率对残余应力的影响最为显著,其次是光斑半径,对残余应力影响最小的是扫描速度。在最优熔覆参数下,对预制织构的模型进行激光熔覆模拟,得出残余应力平均值为149 MPa。相比较于无织构熔覆模拟,预置织构熔覆模拟的平均应力值降低了大约58.56%。对无织构和有织构模具钢表面进行激光熔覆加工,测量残余应力,验证了该方法的有效性。结论通过在基体预置表面织构的方法,在保证熔覆温度的前提下,降低了残余应力,最终能达到降低残余应力、减少裂纹产生的目的。

• 单位
  长春大学