發布時間：2021-05-19所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：用L9(34)正交試驗法研究35CrMo旋轉接頭激光相變硬化工藝參數優化組合，分析了旋轉接頭激光相變硬化方法。試驗結果表明：激光相變硬化層硬度比滲氮淬火提高了30%，耐磨性提高了1倍，表面殘余應力為壓應力;滿足了旋轉接頭工作要求，為改進旋轉接頭表面處
摘要：用L9(34)正交試驗法研究35CrMo旋轉接頭激光相變硬化工藝參數優化組合，分析了旋轉接頭激光相變硬化方法。試驗結果表明：激光相變硬化層硬度比滲氮淬火提高了30%，耐磨性提高了1倍，表面殘余應力為壓應力;滿足了旋轉接頭工作要求，為改進旋轉接頭表面處理方法提供了依據。
關鍵詞：金屬學與金屬工藝;激光相變硬化;試驗;硬度;耐磨性;殘余應力;旋轉接頭
0引言
為了提高35CrMo旋轉接頭的硬度、耐磨性，延長旋轉接頭的壽命，在實際生產中須對旋轉接頭進行硬化處理。傳統的處理方法常用滲氮淬火，淬硬層深度為0.3mm，能達到顯微硬度為HV600左右。由于激光相變硬化具有加熱速度快、熱影響區小、變形小、淬火硬度高等優點[1]，在工業中獲得了廣泛應用。而激光功率P、光斑直徑D和掃描速度V等參數直接影響著激光相變硬化表面性能。下面探討了用激光相變硬化的試驗方法，測定淬硬層表面的顯微硬度、耐磨性和殘余應力，并與滲氮淬火性能進行對比，以期為35CrMo旋轉接頭的激光相變硬化提供改進依據。
相關期刊推薦：《農機化研究》為農業工程類學術期刊，創辦于1979年，其投稿要以緊緊圍繞大農業概念下(包括農、林、《農機化研究》牧、副、漁)的機械化、電氣化、自動化及數字化相關的新理論、新技術、新成果和綜合述評為核心內容，語言精煉、結構完整、表達準確。設有：農業發展新視點、理論研究與探討、設計制造、試驗研究、新技術應用、環境與能源動力工程、綜述、短文。等欄目。
1試件制備
試樣材料是35CrMo，其化學成分及機械性能如表1所示[2]。試樣尺寸為30mm×20mm×10mm。
試驗選取的激光功率P為0.8～1.5kW;光斑直徑D為3～4mm;激光掃描速度V為15～25mm/s;入射角為λ=0°。
2試驗方法
2.1激光工作參數選擇
為了尋求理想的激光強化工藝參數，在對試件作初步試驗觀察處理后，根據正交表選用原則[3]，以激光功率P、光斑直徑D、掃描速度V為主要元素安排L9(34)正交試驗，其中一列參數賦閑，因素水平的確定、試驗安排及試驗結果如表2所示。由極差法分析可以看出,激光工作參數P、D和V對材料表面硬度及硬化層深度都有影響，根據影響程度可選的激光工作參數組合方案為P3-V1-D2和兩種P3-V2-D2組合方案。考慮到顯微硬度和表面質量，選擇P3-V2-D2方案進行試驗，即激光功率P=1500W、光斑直徑D=3.5mm、掃描速度V=20mm/s。
2.2試驗方案
淬火前對試樣表面用86-1型黑色涂料涂覆，厚度約為0.1mm，用優化后的參數在NEL2500A軸向快速流動工業CO2激光器上進行激光相變硬化實驗，激光器輸出模式為TEM01，沿試樣長度方向進行單道掃描加熱，冷卻方式為自冷。經激光處理的試樣從中間切開，制成金相試樣。使用HVS-1000型數字顯微硬度計測量硬化帶深度及沿深度方向的硬度值，用MM200磨損試驗機進行耐磨性比較實驗，用X-350A殘余應力測試儀進行殘余應力測定。
3試驗結果分析
3.1顯微硬度
用HVS-1000型數字顯微硬度計測量硬化帶深度及沿深度方向的硬度值,結果如圖1所示。由圖1硬度分布曲線可知：激光相變硬化層深度約為0.6mm，表面硬度約為786HV，且硬化層的硬度分布幾乎無變化梯度;而滲氮淬火硬化層深度約為0.3mm，表面硬度約為600HV。激光相變硬化獲得高硬度的主要原因為[1]：一是獲得晶粒極細的馬氏體;二是淬硬層中位錯密度很高;三是表層形成壓應力。
3.2耐磨性能
用MM200磨損試驗機對兩個不同方法淬火試樣進行耐磨性比較實驗。試驗選取磨塊為20CrMnTi，其硬度為990HV，在室溫、無潤滑的干摩擦條件下進行，時間為2h。試驗每0.5h測量1次磨損量，繪制成圖2。
由圖2可知，隨著磨損時間的增加，滲氮淬火試樣的磨損量急劇增大，而激光相變硬化試樣的磨損量變化不大。這是由于滲氮淬火的硬度分布自表面到內部有明顯的硬度下降，表面硬度高，其耐磨性好，但隨著零件工作時的正常磨損，硬度明顯下降，隨之耐磨性下降，直至零件失效。激光相變硬化層沿深度方向幾乎無硬度變化，隨著零件工作時的正常磨損，表面硬化層雖然被磨去，新的摩擦接觸面的硬度值并未下降，耐磨性仍然很好。因此，不會發生磨損隨之加劇的現象，故大大提高了旋轉接頭的耐磨性能。
3.3殘余應力
35CrMo鋼經激光相變強化、滲氮淬火處理后，用X-350A殘余應力測試儀對表面殘余應力測試結果如圖3所示。激光相變硬化處理區的表面殘余應力最大值為-232MPa，殘余應力的影響深度達0.6mm，且硬化區殘余應力均為壓應力。
5結論
采用不同的噴焊材料，控制不同的噴焊工藝參數，可以得到不同的強化效果。以提高刀具耐磨性和自刃性為目的，通過改進噴焊材料配比，以及噴焊工藝規范，延長了根茬粉碎刀具的使用壽命，其改進的工藝規范為：噴焊材料配比為Ni60+35%WC，預熱溫度為450℃，乙炔流量為1000L/h，噴涂距離為20mm。——論文作者：駱有東
SCISSCIAHCI
