基于正交试验的端帽激光淬火工艺研究

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基于正交试验3Cr13电火花成型的加工试验及分析

基于正交试验3Cr13电火花成型的加工试验及分析
第3 5卷 第 3期
2 0 1 7年 6月
石 河 子大 学 学 报 ( 自然 科 学 版 )
J o u r n a l o f S h i h e z i U n i v e r s i t y ( N a t u r a l S c i e n c e )
V0 1 . 3 5 No. 3
模 具 型 腔最 优 工 具 电极 材 料选 择 和 电参 数 选 择 具 有 实 际 指 导 意 义 。
关键 词 : 正交试 验 ; 电火 花 成 型 加 工 ; 材 料去 除率 ; 电极 损 耗
中图分类号 : T G 6 6 1 文献 标志 码 : A
Ba s e d o n t he o r t ho g o n a l e x pe r i me nt o f 3Cr 1 3 EDM p r o c e s s i ng t e s t a na l y s i s
Wa n g L e i . L i u Q i a o, Z h a o Y o n g ma n . C h e n Hu
( 1 C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,S h i h e z i Un i v e r s i t y ,Xi n J i a n g S h i h e z i 8 3 2 0 0 3 ,Ch i n a ;
2 C o l l e g e o f I n f o r m a t i o n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , S h i h e z i U n i v e r s i t y , S h i h e z i 8 3 2 0 0 0 , C h i n a )

基于正交试验的TC4_钛合金激光焊工艺优化研究

基于正交试验的TC4_钛合金激光焊工艺优化研究

第16卷第5期精密成形工程2024年5月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING11基于正交试验的TC4钛合金激光焊工艺优化研究贡一峰,李敬勇*,林靖宇,徐育烺,王卫东(江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室,江苏镇江 212003)摘要:目的探究激光功率、焊接速度、离焦量对TC4钛合金激光焊接接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响。

方法通过正交试验方法,研究激光功率、焊接速度、离焦量对接头拉伸性能的影响,并将这3个工艺参数转换为热输入,进一步研究热输入对接头形貌、组织及力学性能的影响。

结果当热输入低于95 J/mm时,焊接接头上下熔宽比较大,焊缝截面呈“V”形;当热输入高于250 J/mm时,接头组织晶粒粗大,甚至出现气孔、错边等冶金缺陷;当热输入为125 J/mm时,焊缝成形美观,焊接接头上下熔宽比接近1,焊缝截面呈“H”形。

焊缝区组织主要由原始α相、β相及冷却阶段生成的αʹ相组成,随着热输入的增大,β相柱状晶尺寸逐渐粗化,αʹ针状马氏体相尺寸也相应增大。

此外,焊接速度和离焦量对拉伸性能有显著影响,拉伸性能随着热输入的增大呈现先升高后降低的趋势,断口呈韧性断裂特征。

当热输入为125 J/mm 时,拉伸性能达到最佳,断裂位置发生在母材区,抗拉强度为1 010 MPa,断后延伸率为9.82%;焊缝区中心区域显微硬度高于热影响区及母材区显微硬度。

结论当热输入为125 J/mm时,在TC4钛合金激光焊下,可获得成形美观、性能优良的焊接接头。

关键词:TC4钛合金;激光焊接;正交试验;工艺参数;热输入DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.05.002中图分类号:TG456.7 文献标志码:A 文章编号:1674-6457(2024)05-0011-10Optimization of TC4 Titanium Alloy Laser Welding Process Basedon Orthogonal ExperimentGONG Yifeng, LI Jingyong*, LIN Jingyu, XU Yulang, WANG Weidong(Provincial Key Laboratory of Advanced Welding Technology, Jiangsu University of Science and Technology,Jiangsu Zhenjiang 212003, China)ABSTRACT: The work aims to discover the effects of laser power, welding speed and defocusing amount on the macro mor-phology, microstructure and mechanical properties of the TC4 titanium alloy laser welded joint. The effects of laser power, welding speed and defocusing amount on the tensile properties of the joint were studied by orthogonal test method and the rele-vant welding process parameters were converted into heat input to further investigate the effects of heat input on the morphology, microstructure and mechanical properties of the joint. When the heat input was lower than 95 J/mm, the upper and lower melting width ratio of the welded joint was large, presenting a “V” type. However, when the heat input increased to 250 J/mm, coarsen-收稿日期:2023-12-30Received:2023-12-30基金项目:国家自然科学基金(52375340)Fund: The National Natural Science Foundation of China (52375340)引文格式:贡一峰, 李敬勇, 林靖宇, 等. 基于正交试验的TC4钛合金激光焊工艺优化研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(5): 11-20.GONG Yifeng, LI Jingyong, LIN Jingyu, et al. Optimization of TC4 Titanium Alloy Laser Welding Process Based on Orthogonal Experiment[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(5): 11-20.*通信作者(Corresponding author)12精密成形工程 2024年5月ing phenomenon occurred in the internal microstructure of the joint, and even metallurgical defects such as pores and misalign-ment were found. When the heat input was 125 J/mm, the macroscopic formation of the joint was beautiful, and the upper and lower melting width ratio of the welded joint was close to 1, presenting an “H” type. Besides, the microstructure of the weld zone was mainly composed of the original α phase, β phase and αʹ phase generated in the cooling stage. With the increase of heat input, the β phase columnar crystal size gradually coarsened, and the αʹ acicular martensite phase size increased correspondingly.In addition, the welding speed and defocusing amount had a more significant effect on the tensile properties compared with laser power, and the tensile properties firstly increased and then decreased with the increase of heat input. When the heat input was 125 J/mm, the tensile fracture was located in the base metal zone, the tensile strength was 1 010 MPa, and the elongation after fracture was 9.82%, which indicated an optimized tensile property. The microhardness in weld zone was higher than that in heat affected zone and base metal zone. When the heat input is 125 J/mm, the TC4 titanium alloy welded joint with beautiful shape and excellent properties can be obtained by laser welding.KEY WORDS: TC4 titanium alloy; laser welding; orthogonal experiment; process parameters; heat inputTC4钛合金比强度高、耐蚀性好、塑韧性好且焊接性优良[1-3],被广泛应用于化工、医疗等领域[4-6]。

基于正交试验的激光切割机穿孔工艺参数优化

基于正交试验的激光切割机穿孔工艺参数优化
采J 1 J 德… I t l ( , I I YA ( : 一 Z O OM 削 头 ;准 镜 片焦 K
l O O m , n , 聚 焦 镜 片 K I 5 0 n 1 1 1 1 , : l 1 l 1 放_ 人 牢 M: 1 . 2 ~
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基于正交试验 的激 光切 割机 穿孔工艺 参数优化
朱鹏程 , 薛华军 , 吴许祥, 吕金鹏 , 凌 步军
( 江 苏亚 盛 机 床 股 份 仃 限 , 叫 江, : 肯令 椭 搬 什 锌能 装 点 《 . 江苏 扬州 2 2 5 2 0 0)
摘要 : 在尚功率激  ̄ 匕 切 制工 艺参 数 优 『 匕 过 得 中, 穿孔 工 艺 参 数 的 彳 = 确 定 性 大 , j . 文 j R艘 阐堆 常¨ 珂 显 正 交试 聆 的 合理 1 , ; - z 明. 可 以 通过 较 少的 试 聆 援 " r  ̄ t - t 《 什 的 孔 畚 数 关键 词 : 高功 率澈 亡 l 切割; 审孔 工 艺毒 数 ; 正 变试 聆 中图 分 类 号 : I ' G 4 8 5 ; r ( ; 5 0 6 . 7 + 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 — 0 l 2 I ( 2 0 l 7 ) O 6 ~ 0 0 3 9 ~ 0 4

基于正交实验的多孔金属激光烧结成型工艺的研究

基于正交实验的多孔金属激光烧结成型工艺的研究
务1
勺 化
基于正交实验 的多孔 金属激光烧结 成型 工艺 的研 究
张建国 ’ ,牛爱军
(. 1西安热工研究院 ,西安 7 0 3 ;2陕西科技大学 机 电工程学院 ,西安 7 0 2 ) 102 . 1 0 1

要 :文章介绍了正交实验设计法的特点及 其对 实验 研究的科学指导作用。正交实验设计法可 以用 少数几个代表性的实验代表全面 实验 。 采用正 交试验设 计和直观分析的方法 , 对影响激光烧结 多孔金属的各因素进行研究 ,从而找 出了最 佳工艺参数。
1 进行正 交实验 的步骤和数据的分析
11 首 先 根 据 自己的 专 业知 识 和 以往积 累的 经 验 .
验 的一类 实用性很 强 的数 学方法 , 所研 究的 内容 是 它 如 何合理地安排 实验 以使 实验次数 尽可能 少 , 能正 并
确 地分 析 实验数 据 I。正 交实 验可 以 解决 以下 几 个
g d l h x er uie r e i t e e p i n a e e r h ar n r d c d i t i ap r O ̄ o o a x e i n o n me t l s a c e ito u e h sp e . h g n l p r r n e me - t l e i n me h d c n u e a f w p e e t t e e p r e t n b alo e c m p e e sv a sg t o a s d e r r s n a i x e i n s o eh f f h o e v m t r h n ie t s .  ̄h go a x e i e t l e i n n ut e a a y i e ho , h a i s f c o s e t By o o n l p r e m n a sgn a d i t i v n l ss m t d t e v r d i ou a t r whc f c s r i t ig p r u t l r t did, n h e t r c s a a ih a e t a e n er o o s me a e s u e a d t e b s o e s p r me er e l s n a p t sar o t n d. b aie

阀芯端帽工作面激光合金化工艺研究

阀芯端帽工作面激光合金化工艺研究

( C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , Q i n g d a o T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y ,Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 , C H N)
效 利 用 能量 ; 合金 层组 织 致密 , 与基 材 的冶 金结 合程 度 好 及能 使 难 以接 近 和局 部 的 区域 合 金 化 , 工艺 灵Байду номын сангаас活 性
的石 墨粉 和稀 土元 素 , 具体 含量 见 表 2 , 其 中石 墨用 于 防止 基体 材料 被烧 损 , 稀土 元素 则具 有 防止 氧化 , 提 高
合 金 层显微 组 织均 匀致 密性 及净 化 晶界 。在 试样 表 面 预置 合金 化材 料 , 厚度 为 0 . 1 m m。
Z艺与检测 T e c h a n d
阀 芯 端 帽 工 作 面激 光 合 金 化 工 艺 研 究
王斌修 田新 国 李成彪
( 青 岛理工 大 学机械 工 程 学院 , 山东 青 岛 2 6 6 0 3 3 )
摘 要: 主要研 究 了脉 冲工 作 电流 、 扫描 速度 和 光斑 直径 对 阀芯端 帽 工作 面 激 光 合金 化 质 量 的影 响 , 得 出这
合 用来 对 阀芯端 帽工 作 面进行 强 化 。
用 于 建筑 、 暖通 、 钢铁 、 石 油 和 化 工等 系统 管 网 。其 结
构 主 要包 括 阀芯 和 阀体 两 大 部 分 , 阀芯 端 帽 是 自动 流 量 平衡 阀的核 心部 件 , 工 作 时 主要 通 过 端 帽 上 下 运 动

阀芯端帽激光表面合金化工艺制定

阀芯端帽激光表面合金化工艺制定

阀芯 端 帽激 光表 面 合金 化工 艺 制定
李淑 玉 ,田新 国 ,贺敬地 ,刘超
(. 1 青 ̄ xz学汽车与交通学院,山东青岛 263 ; . . k 603 2 青岛理工大学工程训练中心,山东青岛 263 ) 603金化 ,以改善其表 面硬度 、耐摩擦和耐腐蚀 等性能 。从合金化成 分
Ab t a t L s rs ra ea lyn fa tma i b ln i g f w v le e d c p wa t d e n od rt mp o e t e s r c a d e s s r c : a e u f c l i go uo t aa cn o av n a ssu i d i r e o i rv h u f e h r n s , o c l a
s r c l yn r c s ft i・ l d c l d ia a t. u a e al ig p o e so n wal y i r l p r f o h e n c s
K e w o ds: La e u a e al yn y r s rs r c o ig; Th n wald c ln ia a s; 1 l f l i — l e y idrc p r l t 9 ti l s te ; Pr c s Cr 8NiTisan e sse l o es
从 TC的价 电子结 构可 以看 出 :其 共价 电子数 越多 , i
下 TC对 F 溶 液的润湿性 能较好 ,在 阀芯端 帽表 i e
面进行合金 化时能 获得 比较 满意 的合 金化 效 果。另 外 ,TC还 具 有 形 成 自由 能低 、易 于合 成 等 优 点 , i 因此 ,对 阀芯 端 帽表 面进 行 激 光合 金 化 时选 择 TC i 作 为合金 化 材料 的主 要成 分 ,添 加 少 量 的石 墨 粉 、 C F 和稀 土元 素 ,研 磨 混合 均 匀作 为 合 金化 材 料 , a 合金化 粉末成 分见 表 3 。其 中石 墨用 于 防止 阀芯端 帽被烧损 ,C F 用 于造 渣 ,而稀 土元 素则 有 防止氧 a 化的作 用 ,而且能 够细化 合金 层 的显 微组 织 ,提高 显微组织 均匀致 密性 ,净 化 晶界 ,使 组 织 和性 能得 到进一步 的改善 。

激光淬火方法[发明专利]

激光淬火方法[发明专利]

专利名称:激光淬火方法
专利类型:发明专利
发明人:山崎恒彦,宫川直臣申请号:CN200710085503.3申请日:20070307
公开号:CN101050482A
公开日:
20071010
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供一种激光淬火方法,可防止在激光淬火时相邻的完成淬火后的层上产生退火。

根据本发明的激光淬火方法,在淬火喷嘴(190)重叠淬火的间距(P)中间事先预加工槽(C、C、C)。

沿着中心线L移动喷嘴(190)加工淬火层(H)之后,将喷嘴(190)以1个间距(P)平行移动,加工淬火层(H)。

激光束(LB)的热能量(E)也向淬火层(H)方向放射,不过由于被槽(C)阻隔,所以可防止将淬火层(H)退火。

申请人:山崎马扎克公司
地址:日本国爱知县
国籍:JP
代理机构:中科专利商标代理有限责任公司
代理人:刘建
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基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化张伟;刘政;周刘勇;赵海生【摘要】利用激光表面重熔强化技术对45钢表面进行重熔处理,以显微硬度和磨损率为考察指标,采用正交试验方法考察激光功率、扫描速度、光斑直径和脉宽4个参数对45钢表面综合性能的影响.结果表明:4个参数对45钢表面综合性能的影响作用由主到次的顺序依次为激光功率、光斑直径、扫描速度、脉宽;最优的激光表面强化工艺参数为激光功率650 W,扫描速度100 mm/min,光斑直径4 mm,脉宽2.4 ms.利用硬度测试仪和摩擦磨损试验机,对采用最优的激光表面强化工艺参数制备的试样的显微硬度和磨损率进行测试,结果表明:采用优化参数制备的试样的激光强化层硬度值分布较为均匀,且硬度值也较高,且与优化前试样相比磨损率明显降低;优化前试样磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损、黏着磨损,优化后试样磨损表面仅有一些微小的划痕,耐磨性能明显改善.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】6页(P81-86)【关键词】激光表面强化;正交试验设计;工艺优化;磨损率【作者】张伟;刘政;周刘勇;赵海生【作者单位】江西理工大学机电工程学院江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TG14845钢是一种被广泛应用于机械制造行业中的优质碳素结构钢,常用来制造各种零件部,例如齿轮、轴承和轴套等[1-2]。

它价格低廉,易于机械加工,并且经过调质处理后具有优异的综合力学性能,但其硬度和耐磨性能不足,有待进一步提高[3]。

实际工程运用中,很多零部件(如齿轮、轴承、轴套等)常常运行在弯曲、扭转等交变载荷及摩擦、高温腐蚀等恶劣的工况下,这就要求零部件不仅要具有耐磨、耐腐蚀的表面,而且其心部材料要有足够的韧性和强度以抵抗交变载荷及变形。

基于正交试验的激光熔覆工艺参数优选

基于正交试验的激光熔覆工艺参数优选

基于正交试验的激光熔覆工艺参数优选张胜民;孙文磊;王恪典【摘要】激光熔覆技术因其在失效零部件修复方面具有多种无可替代优势,近年来被广泛应用于现代制造业以及各种再制造行业中.以45号钢为研究对象,对其进行激光熔覆工艺试验,并运用正交实验法对工艺实验数据进行分析,从而择选出最佳激光熔覆工艺参数,希望可以对该类材质激光熔覆修复工艺应用起到一定指导作用.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】3页(P190-191,193)【关键词】激光熔覆;45;号钢;工艺试验【作者】张胜民;孙文磊;王恪典【作者单位】新疆大学机械工程学院,乌鲁木齐 830047;新疆大学机械工程学院,乌鲁木齐 830047;新疆大学机械工程学院,乌鲁木齐 830047【正文语种】中文在我国经济持续健康发展大环境下,新疆地处于亚欧大陆中心,对我国各个方面发展都具有重要的战略地位。

新疆因其得天独厚的自然资源,有着多种重、轻工企业,而这些企业大部分机械设备的稳定工作都离不开轴类零件。

新疆石油、化工、煤矿、冶金以及农机等行业设备,由于长期工作在恶劣环境下工作,轴类零部件在服役一段时间后,多因疲劳断裂、表面磨损、高温蠕变和腐蚀失效而影响整个系统稳定运行,所以轴类零件修复问题一直困扰着相关技术人员。

采用表面强化技术对这些因失效而报废的轴进行再制造,使其达到或接近新产品性能,从而达到再利用效果,这对节约资源和降低成本具有重大意义。

长期以来,人们一直在寻找有效的轴类零部件表面强化方法,常见的表面强化方法主要有热喷涂技术、电火花沉积以及电刷镀技术等。

另外,近几年发展起来的喷丸表面强化技术、激光复合焊接技术等也能对零部件表面进行强化处理,但已有的技术在发挥着自身作用的同时,也存在着在结合界面以及涂层处出现裂纹、结合不良以及制造成本高等缺点。

激光熔覆技术是近20年才发展起来的一种对失效零部件或机械设备表面进行强化处理的新型再制造技术。

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图 1 平 衡 阀端 帽
1 激 光表 面 淬 火 的机 理
激 光淬 火的强 化 机理 为 : 获得 晶粒 极 细 的马 ①
循 环 过程 。
激 光淬 火 马 氏体 的形 成机理 与传 统淬 火马 氏体
形成机 理并 无不 同 , 是 通 过热 循 环 过 程 将材 料 加 都
氏体 ; 淬 硬层 中位错 密 度 很 高 ; 表 层形 成 压应 ② ③ 力 。强化 机理 的最 本质 原 因在 于激 光淬 火独 特 的热
HeJn d , a gBixu ig iW n n i
(Qig a c n lgcl ies y, n d o2 6 3 C ia) n d o Teh oo ia v ri Qig a 6 0 3, h n Un t
Ab t a t n ls rq e hi e e r h f ra t ma i aa i g v l eo e — u r nte d c p s r a e, sr c :I a e u nc ng r s a c o u o tc b lncn av v r c r e n a u f c t e f co so n l n e a e s u i d o a e u n hi y u i g o t o o a x e i n .The b s a h a t r fi fue c r t d e n ls r q e c ng b sn r h g n le p rme t etp — r me e s o a e u nc ng a d t n l n e lw n t e s ra e h r e sa d h r e i g ly rd p h o a t r f1 s rq e hi n hei fue c a o h u f c a dn s n a d n n a e e t f lye c n d b a e ung t u s u r n ,s a i g v lct nd fo f c lq a iy a e d a a rma hi e y ls r d i o p le c r e t c nn n eo iy a r m o a u ntt r r wn. Th x e i n a e ut h w ha sl n st p r p it a e r me e sb h s n,g o ura e e e p rme t lr s lss o t ta o g a hea p o ra els rpa a t r ec o e o d s f c h r n n u l y c n b b a n d.The e p o i e t o e ia uia c o a e r c s i a de i g q ai a e o t i e t s r v d he r tc lg d n e f rls r p o e sng.
《 电加工与模具》 01 21年第 4 期
工 艺 ・ 备 装
基 于正 交试 验 的端 帽 激 光 淬火 工 艺研 究
贺敬 地 王 斌 修 ,
(1 .青 岛理工 大学机 械工 程学 院 , 山东青 岛 2 6 3 ; 6 0 3
2 青 岛理工大 学 工程实训 中心 , . 山东青 岛 2 6 3 6 0 3)
帽侧 面会 受到 流 体 冲 击 而 侵 蚀 , 低 其 使 用 寿命 。 降
因此 , 有必要 对 端帽进 行强化 研 究 , 过进行 表 面强 通
化 以提 高其 耐磨性 、 度 、 度等 指标 。 图 1为平 衡 强 硬
阀阀 芯端 帽 图 , 帽 的壁 厚 为 1mm。因零 件 尺 寸 端 较小 , 常规 的热 处理 方法 易使零 件产 生变 形 , 用激 采 光淬 火可解 决 以上 问题 。
光 加 工 提 供 了理 论 指 导 。
关键 词 : 交试 验 ; 光淬 火 ; 数 正 激 参
中图分类 号 : G1 6 3 T 5 .3 文献标识 码 : A 文章 编号 :0 9 7 X( 0 10 —0 4 1 0 —2 9 2 1 ) 4 0 0—0 3
L srQu n h n r c s s a c fEn p Ba e n Orh g n l e t a e e c i gP o e sRe e r h o d Ca s do t o o a s T
收 稿 日期 : 0 1 3—0 2 1 —0 2
马 氏体 然
形成 的临界 速 度冷 却 , 终 形 成 马 氏 体 。但 激 光 淬 最 火不 同于 传统 淬火 的热循 环过 程 , 具有 独特 之处 , 它
Ke r s r h g n l x e i n ; s rq e c i g; a a t r y wo d :o t o o a p rme t 1 e u n h n p r me e s e a
自动 流量平 衡 阀在 工 作 时 , 阀芯 过 流 端 帽就 其 会受 到流 体 的 冲击作 用 。随着 冲击 次 数 的增 加 , 端
摘 要 : 自动 流量 平衡 阀过流 端帽 的表 面进行 激光 淬 火研 究 , 对 利用 正 交试 验对 影响 激光 淬 火的
因素进行 了研 究 , 出激 光 淬火 的最佳参 数 以及脉 冲 电流 、 得 扫描 速度 和 离焦量 对激 光表 面硬度 和淬 硬层 深 度 的影响规 律 。试验 结果表 明 , 只要 工 艺参 数 选择 适 当, 可获 得很 好 的表 面 淬 火质 量 , 为激
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