45鋼基體上D172焊條堆焊熔敷金屬耐磨性能研究.pdf

1、堆焊技術(shù)是解決機械零件磨損失效的一個高效且經(jīng)濟的方法，堆焊熔敷金屬耐磨性能的好壞取決于堆焊工藝合理與否。研究堆焊工藝對耐磨性能的影響規(guī)律以及通過預測堆焊耐磨性能來優(yōu)化堆焊工藝具有很好的科學意義及工程價值。目前研究堆焊熔敷金屬耐磨性能最常用的方法是磨損試驗檢測法和數(shù)值仿真方法，其中磨損試驗法試樣加工困難、成本較高且試驗周期長，而數(shù)值仿真方法快速、經(jīng)濟但模型建立難度較大且計算結(jié)果精度不高。近年來發(fā)展起來的有限單元法原理及其數(shù)值計算方法基于連

2、續(xù)模型離散化的思想被國內(nèi)外諸多學者采納用于研究材料磨損問題，特別是在結(jié)合大型商用CAE軟件后，以其直觀的建模方式、快速求解手段及其強大的前后處理而著稱，但有限元模型計算結(jié)果往往與磨損試驗結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大誤差，僅能預測材料磨損趨勢。
　　 本文采用焊條電弧焊工藝，選擇厚度為16mm的45＃鋼板作為基體，在不同的焊接工藝下堆焊D172焊條，通過光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)以及X射線衍射分析(XRD)研究了堆焊熔敷金屬的顯微

3、組織及構(gòu)成，并測試其顯微硬度。制備堆焊熔敷金屬滑動磨損試樣，選用M-2000型磨損試驗機進行磨損實驗，對比不同的載荷、滑動距離條件下熔敷金屬的耐磨性能。經(jīng)掃描電子顯微鏡(SEM)對磨痕形貌進行分析，研究熔敷金屬在干摩擦條件下的磨損機制?；贏NSYS/LS-DYNA顯示動力平臺對磨損過程進行模擬，對磨損量變化情況進行預測。
　　 磨損試驗結(jié)果表明：隨著焊接電流的增大，堆焊層中馬氏體的數(shù)量減少，殘余奧氏體及析出碳化物數(shù)量增加，分布

4、更均勻，堆焊層的顯微硬度值降低；隨著堆焊層數(shù)的增加，母材的稀釋作用減小，堆焊層的耐磨性能越接近堆焊材料的耐磨性能。通過正交試驗分析可知：焊接電流對磨損量的影響最大，其次是滑動距離、載荷、焊接層數(shù)的影響。在低應力低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，磨損量隨焊接電流、外載荷以及滑動距離的增加而增加，隨堆焊層數(shù)的增加而減小。經(jīng)磨痕形貌分析，堆焊熔敷金屬在滑動摩擦過程中的磨損主要為粘著磨損、磨粒磨損以及氧化磨損綜合作用的結(jié)果?；贏NSYS/LS-DYNA顯式動力磨