P20模具鋼的雙層回火激光熔覆修復(fù)技術(shù)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(fù)雜、服役條件惡劣等原因,常常會(huì)在制作或服役過程中發(fā)生失效而需要進(jìn)行焊接修復(fù)。傳統(tǒng)的模具焊接修復(fù)技術(shù),因易造成較大的熱輸入而導(dǎo)致熱影響區(qū)性能惡化,需要進(jìn)行耗時(shí)長(zhǎng)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(fù)領(lǐng)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(fù)技術(shù),通過充分利用后道熔覆層對(duì)前道熔覆層的回火作用,實(shí)現(xiàn)了無需后續(xù)高溫回火熱處理的失效模具快速修復(fù)。
　　首先,通過研究

2、雙層回火激光熔覆修復(fù)技術(shù)中,層內(nèi)和層間前后相鄰焊道之間的位置和尺寸關(guān)系,推導(dǎo)出了最優(yōu)層內(nèi)焊道搭接率的計(jì)算公式,并根據(jù)激光熔覆的特點(diǎn)對(duì) Higuchi工藝參數(shù)優(yōu)化模型進(jìn)行了修正,進(jìn)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(yùn)用該理論模型,僅需進(jìn)行簡(jiǎn)易的單道熔覆試驗(yàn)和少許數(shù)據(jù)推導(dǎo),便可以快速確定針對(duì)任意給定模具材料的雙層回火激光熔覆技術(shù)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(duì)象,采用最大輸出功率為3.5kW的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行了單道熔覆試驗(yàn),基于該試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Higuchi修正模型進(jìn)行了最優(yōu)工藝參數(shù)的理論推導(dǎo)。推導(dǎo)結(jié)果表明,P20模具鋼雙層回火激光熔覆修復(fù)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(yàn)證 Higuchi修正模型用于理論推導(dǎo)雙層回火激光熔覆修復(fù)技術(shù)最優(yōu)工藝參數(shù)的有效性,設(shè)計(jì)了P20模具鋼熔覆修復(fù)工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:P20模具

4、鋼的雙層回火激光熔覆修復(fù)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(jìn)而說明根據(jù) Higuchi修正模型推導(dǎo)的理論最優(yōu)工藝參數(shù),與實(shí)際激光熔覆試驗(yàn)結(jié)果非常吻合。
　　最后,為了評(píng)估雙層回火激光熔覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)無需后續(xù)回火熱處理的失效模具快速修復(fù)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(duì)P20模具鋼進(jìn)行了雙層回火激光熔覆修復(fù),并同傳統(tǒng)單層修復(fù)技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:通過選用根