P20鋼表面毫米級(jí)缺陷大功率CO2激光修復(fù)研究.pdf

1、I運(yùn)用表面技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行修復(fù)是一種新型而有效的延長模具壽命的方法,有著顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前P20塑料模具的激光修復(fù)大多采用小型YAG激光器,依靠技術(shù)工人手動(dòng)送絲采用多道熔覆的方法進(jìn)行；依賴工人技術(shù)且修復(fù)效率低下。本文主要用大功率CO2激光器欲在獲得良好性能的熔覆層的同時(shí)提高修復(fù)效率；從激光修復(fù)工藝出發(fā),研究了預(yù)置P20焊絲法連續(xù)CO2激光修復(fù)P20模具鋼中P20焊絲半徑、激光功率、激光掃描速度、離焦量等工藝參數(shù)的影響規(guī)律,找出最佳

2、工藝參數(shù)組合；并對(duì)試樣進(jìn)行修復(fù)前預(yù)熱處理,獲得了綜合性能良好的熔覆修復(fù)層。本文首先設(shè)計(jì)了模擬實(shí)際中P20工作面的毫米級(jí)缺陷的試樣尺寸；考察不同半徑焊絲(或者欲修復(fù)缺陷尺寸)對(duì)激光修復(fù)工藝的影響；通過膠帶固定將P20焊絲預(yù)置在溝槽中,避免了因技術(shù)工人手動(dòng)送絲帶來的各種不穩(wěn)定因素且提高了修復(fù)效率。對(duì)工藝參數(shù)影響規(guī)律的研究表明固定其他參數(shù)下,增大激光功率或者減小掃描速度熔覆層深度和寬度都相應(yīng)增加；但功率過大或者掃描速度過慢使得熔覆層深度很深、

3、母材熔化量過多且在熔覆層中容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷從而使修復(fù)試樣熔覆區(qū)硬度下降、性能惡化。對(duì)離焦量的研究表明改變離焦量的大小可以實(shí)現(xiàn)從深熔焊模式到熱導(dǎo)焊模式的轉(zhuǎn)變,其表現(xiàn)是熔覆層截面從圖釘狀變?yōu)榘肭驙?；分析表明它是通過改變激光光斑大小以及試樣表面功率密度大小來實(shí)現(xiàn)這兩種模式的轉(zhuǎn)變。通過試驗(yàn)得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合：激光功率P=8KW,掃描速度V=2.25m,離焦量為10mm,保護(hù)氣體He流量28L/min。對(duì)微觀組織的分析表明,大功率CO2

4、激光修復(fù)P20模具鋼熔覆層中熔覆區(qū)和結(jié)合區(qū)的主要組織為板條馬氏體和隱針馬氏體；而母材為粒狀貝氏體組織；這就解釋了熔覆層截面顯微硬度的分布規(guī)律：從母材到熱影響區(qū)再到熔覆區(qū)硬度值先增大后減小,在細(xì)晶區(qū)硬度有一最高值Hmax,它是細(xì)晶區(qū)細(xì)晶強(qiáng)化作用的結(jié)果。對(duì)試樣預(yù)熱處理的激光修復(fù)試驗(yàn)表明,預(yù)熱后激光修復(fù)試驗(yàn)可以獲得無裂紋等缺陷的熔覆層；預(yù)熱溫度分別為60℃、130℃、200℃與未預(yù)熱試樣母材(基體)相比最高硬度值分別下降了13.7%、15.6