高速鋼表面焊絲激光熔覆工藝及熔覆層性能研究.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)高硬焊絲激光熔覆對高速鋼刀具進(jìn)行修復(fù)的目的，本文采用Nd∶YAG脈沖激光器，利用966T高硬度焊絲在M2高速鋼基材表面進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)。研究了激光熔覆工藝參數(shù)對熔覆層橫截面幾何形貌以及稀釋率的影響規(guī)律并通過正交試驗(yàn)對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化選擇;對高速鋼表面焊絲激光熔覆層的化學(xué)成分、組織形貌、顯微硬度、常溫硬度和紅硬度、摩擦學(xué)特性等進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析，驗(yàn)證了利用高硬焊絲在高速鋼表面進(jìn)行激光熔覆獲得滿足刀具切削要求涂層的可行性，為高

2、速鋼刀具的激光熔覆修復(fù)提供理論基礎(chǔ)。
　　單道激光熔覆試驗(yàn)表明，工藝參數(shù)通過影響激光熱輸入量實(shí)現(xiàn)對熔覆層幾何形貌的影響，隨著激光電流、脈沖寬度的增加熔覆層厚度減小，熔深、熔寬增大;隨著掃描速度的增大，熔寬、熔深有上升的趨勢，但當(dāng)掃描速度高于100mm/min時，由于能量密度降低以及熱量損失增大，熔寬趨于平穩(wěn)，熔深開始顯著減小;隨著鏡頭離焦量的增加，熔寬先增后減，熔深顯著減小，熔覆層厚度變化不明顯。
　　正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，離焦

3、量對稀釋率的影響趨勢最大，在α=0.005水平上顯著;激光電流、脈沖寬度均對稀釋率的影響趨勢在α=0.05的水平上顯著;掃描速度對稀釋率的影響趨勢最小，在α=0.1的水平上仍不顯著。
　　利用正交試驗(yàn)以稀釋率的最小值為選擇標(biāo)準(zhǔn)，對焊絲激光熔覆工藝參數(shù)組合進(jìn)行優(yōu)化選擇，獲得的優(yōu)選工藝參數(shù)為電流、脈寬、離焦量、掃描速度分別為130A或135 A、4.5 ms、2 mm、195mm/min。
　　熔覆層形貌觀察表明，單道熔覆層橫截

4、面由于脈沖激光作用顯著分層，上層為重復(fù)熔化區(qū)，主要由密集分布的等軸晶和樹枝晶組成，下層為單次熔化區(qū)，主要為柱狀樹枝狀晶;多道熔覆層表面呈魚鱗狀形貌，各脈沖點(diǎn)區(qū)域存在明顯的邊界。
　　硬度分析表明，試樣截面內(nèi)部存在4個硬度值分布區(qū)域，其中以熔合線附近區(qū)域的顯微硬度值最大，表層區(qū)域硬度值最小，估算熔覆熱影響區(qū)大小在150～200μm之間;熔覆層的樣洛氏硬度和紅硬性均低于高速鋼基材，但仍在HRC60以上，滿足金屬切削刀具硬度要求，證明了