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摘要
针对20钢表面采用激光熔覆M2粉末后涂层难以同时获得低残余应力和高硬度的问题，通过建立活塞杆和涂层有限元模型，设定活塞杆不同的预热温度，仿真分析得到不同预热温度下残余应力和硬度的变化规律。结果表明，工件残余应力和硬度与激光熔覆后工件冷却速度有很大的关系，预热辅助可以降低工件冷却速度、减小残余应力，但是同时对涂层硬度有明显影响。激光熔覆前设置活塞杆不同的预热温度并随室温冷却，活塞杆径向和轴向残余应力随着预热温度的升高出现下降趋势。与未预热工况比较，当预热300～475℃时，涂层硬度基本没有变化，熔合区和热影响区硬度减小；当预热500℃时，涂层、熔合区及热影响区硬度都开始明显减小。在相同的室温(20℃)条件下，活塞杆预热至475℃后进行激光熔覆与未预热的工况相比，径向最大残余应力下降了39.8%,轴向最大残余应力下降了42.1%,涂层硬度基本无变化。结论，预热活塞杆温度至475℃后开始激光熔覆有利于降低涂层残余应力，同时可以获得较好的涂层硬度。
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