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(jī)械零件磨損失效的一個(gè)高效且經(jīng)濟(jì)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(duì)耐磨性能的影響規(guī)律以及通過(guò)預(yù)測(cè)堆焊耐磨性能來(lái)優(yōu)化堆焊工藝具有很好的科學(xué)意義及工程價(jià)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(yàn)檢測(cè)法和數(shù)值仿真方法，其中磨損試驗(yàn)法試樣加工困難、成本較高且試驗(yàn)周期長(zhǎng)，而數(shù)值仿真方法快速、經(jīng)濟(jì)但模型建立難度較大且計(jì)算結(jié)果精度不高。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的有限單元法原理及其數(shù)值計(jì)算方法基于連

2、續(xù)模型離散化的思想被國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者采納用于研究材料磨損問(wèn)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(qiáng)大的前后處理而著稱，但有限元模型計(jì)算結(jié)果往往與磨損試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大誤差，僅能預(yù)測(cè)材料磨損趨勢(shì)。
　　 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(guò)光學(xué)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(cè)試其顯微硬度。制備堆焊熔敷金屬滑動(dòng)磨損試樣，選用M-2000型磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同的載荷、滑動(dòng)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(duì)磨痕形貌進(jìn)行分析，研究熔敷金屬在干摩擦條件下的磨損機(jī)制?；贏NSYS/LS-DYNA顯示動(dòng)力平臺(tái)對(duì)磨損過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)磨損量變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　 磨損試驗(yàn)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(guò)正交試驗(yàn)分析可知：焊接電流對(duì)磨損量的影響最大，其次是滑動(dòng)距離、載荷、焊接層數(shù)的影響。在低應(yīng)力低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，磨損量隨焊接電流、外載荷以及滑動(dòng)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(dòng)摩擦過(guò)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。基于ANSYS/LS-DYNA顯式動(dòng)力磨