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Cr13Mo1Si1V1钢模具激光焊接修复工艺研究

黄峰  
【摘要】: 模具在现代工业中具有非常重要的作用,其质量直接决定产品的质量,但是模具在使用过程中容易发生磨损,极大地影响模具的使用寿命。目前模具修复应用较多的是电弧堆焊、喷涂等方法,这些修复方法难以保证模具的使用寿命。本文采用脉冲Nd:YAG激光堆焊技术对冷作模具进行修复,主要从工艺参数优化、熔敷层的组织与缺陷分析和修复性能测试等方面进行了研究,为实际模具修复提供试验依据。 本次试验采用直径分别为0.30mm、0.50mm的8407激光焊丝,以Nd:YAG脉冲激光焊工艺在基体材料Cr13Mo1Si1V1钢上堆焊。首先对该钢材进行脉冲激光表面自熔焊,通过工艺参数的优化及缺陷分析,获得主要工艺参数对Cr13Mo1Si1V1这一新型模具材料的加工范围,制定脉冲激光填丝堆焊工艺。通过对堆焊焊缝形貌以及堆焊层显微组织分析获得最佳修复工艺。 研究结果表明,ND:YAG脉冲激光焊接工艺参数中,脉冲能量和脉冲宽度是关键的两个参数,主要影响焊点的熔深和直径;脉冲频率和光斑直径对焊缝横断面形状尺寸影响不大,光斑直径只是用来调节激光辐射区域面积,当脉冲宽度和光斑直径选择较小时,焊缝容易出现结晶裂纹并带有飞溅产生;堆焊层主要金属组织为针状马氏体+隐晶马氏体+弥散分布的细小碳化物+残余奥氏体,热影响区主要金属组织为针状马氏体+残余奥氏体+剩余碳化物。当功率密度在0.29×106~0.31×106W/cm2之间(其中t=5.0ms、d=0.70mm)时,对直径D=0.50mm的激光焊丝在基体材料上的铺展状态以及冶金结合较好,堆焊层和热影响区金属组织与母材相近。因此,功率密度为0.29×106W/cm2(E=5.5J、t=5.0ms、f=11Hz、d=0.70mm)为该实验条件下的最佳修复工艺。


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