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GGG70L激光表面淬火工艺参数及淬火层性能研究

GGG70L激光表面淬火工艺参数及淬火层性能研究

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作者：尹博天津理工大学

学位级别：硕士

近年来，我国的模具产量增长迅速，但大型、精密、复杂、长寿命的高档模具仍然缺口很大。实践表明，模具的各种失效形式，往往都与模具材料表面性能有关。在生产过程中，模具表面往往由于承受各种复杂应力而影响模具的质量和寿命，传统... 详细信息

近年来，我国的模具产量增长迅速，但大型、精密、复杂、长寿命的高档模具仍然缺口很大。实践表明，模具的各种失效形式，往往都与模具材料表面性能有关。在生产过程中，模具表面往往由于承受各种复杂应力而影响模具的质量和寿命，传统的表面处理方法已无法满足工业生产的要求。目前激光技术正在逐步替代许多传统处理技术的应用领域，其中，激光表面淬火技术作为一种最成熟的激光热处理技术已经成为研究的热点。本文针对汽车工业生产中常见的模具材料GGG70L进行激光表面淬火实验，对不同工艺参数进行相互组合，通过各项实验（如表面状态观察、表面硬度测定、显微组织观察、显微硬度测定、摩擦磨损性能测试）选取最优的工艺参数，并利用ANSYS有限元模拟软件对最佳工艺参数下材料的激光表面淬火过程进行模拟，结合实验数据进行分析和验证，以期能为实践生产提供实验依据和理论指导。 1、激光功率P=1900W、扫描速度V=6mm/s的工艺参数组合处理的GGG70L材料的表面质量能满足工业生产要求;如果工件的表面允许出现微熔，那么激光功率在2200W-2400W之间、扫描速度V=6mm/s和激光功率P=1900W、扫描速度V=4mm/s时也能满足生产要求。 2、针对材料淬火层横截面的显微硬度测定可知，激光的功率在1900W-2800W之间、扫描速度V=6mm/s和扫描速度在2mm/s-6mm/s之间、激光功率P=1900W时，激光表面淬火层较深。 3、通过淬火层组织分析得出：激光功率P在1900W-2800W之间、扫描速度V=6mm/s和激光功率P=1900W、扫描速度V在2mm/s-6mm/s范围内，激光表面淬火的效果较好。 4、将材料进行耐磨性实验研究可知：激光功率为1900W、2200W、2400W、2600W、2800W，扫描速度V=6mm/s时，材料表面的耐磨性好;当激光扫描速度为4mm/s和6mm/s，激光功率P=1900W时，材料表面的耐磨性好。 5、通过实验研究，同时考虑实际生产当中的生产成本、工作效率和产品质量标准等因素，GGG70L激光表面淬火应选取的最佳工艺参数为激光功率P=1900W、激光扫描速度V=6mm/s。 6、GGG70L激光表面淬火过程的有限元模拟，较好的预测了三维实体模型的温度分布形貌;对于淬火层厚度，模拟结果是0.6mm，这与实验值0.3mm---0.4mm存在一定的偏差。

关键词： GGG70L 激光表面淬火工艺参数淬火层性能 ANSYS有限元模拟

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模具刃口激光表面改性工艺研究

模具刃口激光表面改性工艺研究

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作者：王卫东长春理工大学

学位级别：硕士

随着我国汽车工业的高速发展,汽车模具产业也实现了快速增长。大量的汽车冲压模具在实际应用中由于局部磨损而失效,最易磨损的部位是模具刃口,因此模具在工作一定时间后就要修刃。磨损作为冲压模具刃口主要的失效形式之一,是制约模具寿... 详细信息

随着我国汽车工业的高速发展,汽车模具产业也实现了快速增长。大量的汽车冲压模具在实际应用中由于局部磨损而失效,最易磨损的部位是模具刃口,因此模具在工作一定时间后就要修刃。磨损作为冲压模具刃口主要的失效形式之一,是制约模具寿命的一大难题。实践表明,冲压模具刃口的磨损失效与材料的表面性能息息相关,因此为提高模具刃口的耐磨性以增加其使用寿命,而对模具刃口进行表面强化处理。本文以Cr12MoV钢汽车覆盖件冲压模具为研究对象,取Cr12MoV钢板边缘模拟模具刃口,采用激光表面淬火工艺对其进行表面强化。本文在有限元分析软件ANSYS上建立了模拟模具刃口激光表面淬火三维瞬态温度场计算模型,对模具刃口单道激光表面淬火温度场进行了数值模拟,根据临界相变温度预测淬火层的深度,确定单道扫描激光表面淬火工艺参数的预选范围。基于有限元模拟确定的预选工艺参数范围和激光淬火单因素试验结果,设计了单道扫描激光淬火正交试验,获得了单道扫描激光淬火的最优工艺参数,并对淬火层的硬度、组织结构和耐磨性进行了研究。在此基础之上,改变搭接率进行模具刃口多道扫描激光淬火试验,通过金相显微镜检测、表面硬度测试、耐磨性试验确定了多道扫描最佳工艺参数。模具刃口单道激光淬火试验表明,在激光功率1400W、扫描速度12mm/s、光斑尺寸3mm×8mm的参数下硬化效果最好,获得的淬火层深约0.59mm,表面硬度达61HRC,硬度显著提升,磨损体积与基体相比减少65.6%,即耐磨性提高约2倍。模具刃口多道激光淬火最优工艺参数为激光功率1400W、扫描速度12mm/s、光斑尺寸3mm×8mm、搭接率20%。试验后硬化层的显微组织主要为细小的针状马氏体和呈弥散分布的共晶碳化物,这使材料表面的硬度和耐磨性显著提高。

关键词：激光淬火模具刃口有限元模拟工艺参数淬火层性能

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