P20模具鋼的雙層回火激光熔覆修復技術研究.pdf

1、模具是制造業(yè)重要的工藝裝備,其由于制作工藝復雜、服役條件惡劣等原因,常常會在制作或服役過程中發(fā)生失效而需要進行焊接修復。傳統(tǒng)的模具焊接修復技術,因易造成較大的熱輸入而導致熱影響區(qū)性能惡化,需要進行耗時長且成本高的焊后高溫回火熱處理。本文借鑒壓力容器焊接修復領域的回火焊道焊接方法,研發(fā)了一種雙層回火激光熔覆模具修復技術,通過充分利用后道熔覆層對前道熔覆層的回火作用,實現(xiàn)了無需后續(xù)高溫回火熱處理的失效模具快速修復。
　　首先,通過研究

2、雙層回火激光熔覆修復技術中,層內(nèi)和層間前后相鄰焊道之間的位置和尺寸關系,推導出了最優(yōu)層內(nèi)焊道搭接率的計算公式,并根據(jù)激光熔覆的特點對 Higuchi工藝參數(shù)優(yōu)化模型進行了修正,進而建立起了一套可快速確定最優(yōu)工藝參數(shù)的Higuchi修正模型。運用該理論模型,僅需進行簡易的單道熔覆試驗和少許數(shù)據(jù)推導,便可以快速確定針對任意給定模具材料的雙層回火激光熔覆技術的最優(yōu)工藝參數(shù),即最優(yōu)層內(nèi)搭接率和最優(yōu)層間能量密度組合。
　　然后,以P20模具

3、鋼為研究對象,采用最大輸出功率為3.5kW的半導體激光器進行了單道熔覆試驗,基于該試驗數(shù)據(jù)運用Higuchi修正模型進行了最優(yōu)工藝參數(shù)的理論推導。推導結果表明,P20模具鋼雙層回火激光熔覆修復最優(yōu)工藝參數(shù)為:層內(nèi)搭接率α=70％,層間能量密度組合為5&10 kJ/cm2。
　　為驗證 Higuchi修正模型用于理論推導雙層回火激光熔覆修復技術最優(yōu)工藝參數(shù)的有效性,設計了P20模具鋼熔覆修復工藝參數(shù)優(yōu)化試驗。試驗結果表明:P20模具

4、鋼的雙層回火激光熔覆修復最優(yōu)工藝參數(shù)為層內(nèi)搭接率α=70%,層間能量密度組合為5&10 kJ/cm2;進而說明根據(jù) Higuchi修正模型推導的理論最優(yōu)工藝參數(shù),與實際激光熔覆試驗結果非常吻合。
　　最后,為了評估雙層回火激光熔覆技術實現(xiàn)無需后續(xù)回火熱處理的失效模具快速修復的可行性,采用根據(jù) Higuchi修正模型確定的最優(yōu)工藝參數(shù)對P20模具鋼進行了雙層回火激光熔覆修復,并同傳統(tǒng)單層修復技術試驗結果進行對比。結果表明:通過選用根