留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

45钢激光熔覆Ni60合金粉末工艺参数的多目标优化

嵇友迪 龚红英 徐培全

嵇友迪, 龚红英, 徐培全. 45钢激光熔覆Ni60合金粉末工艺参数的多目标优化[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(4): 315-320.
引用本文: 嵇友迪, 龚红英, 徐培全. 45钢激光熔覆Ni60合金粉末工艺参数的多目标优化[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(4): 315-320.
JI Youdi, GONG Hongying, XU Peiquan. Multi-objective optimization of process parameters of 45 steel laser cladding Ni60 alloy powder[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(4): 315-320.
Citation: JI Youdi, GONG Hongying, XU Peiquan. Multi-objective optimization of process parameters of 45 steel laser cladding Ni60 alloy powder[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(4): 315-320.

45钢激光熔覆Ni60合金粉末工艺参数的多目标优化

基金项目: 上海工程技术大学研究生校企产学合作资助项目((17)CL-003)
详细信息
    作者简介:

    嵇友迪(1994−),女,在读硕士,研究方向为材料塑性成形及先进加工技术. E-mail:1479950260@qq.com

    通讯作者:

    龚红英(1974−),女,教授,博士,研究方向为材料塑性成形及先进加工技术. E-mail:ghyyw1974@163.com

  • 中图分类号: V261.8

Multi-objective optimization of process parameters of 45 steel laser cladding Ni60 alloy powder

  • 摘要: 为延长零件使用寿命,降低生产成本,在45钢表面激光熔覆Ni60熔覆层可以达到生产要求,避免资源浪费,实现绿色制造. 通过层次分析法确定权重,建立三水平三因素的正交试验,分析熔覆层的宏观和微观形貌、摩擦磨损特性、显微硬度. 结果表明:优化后的工艺参数为激光功率3 kW,扫描速度12 mm/s,搭接率45%. 合适的工艺参数可以使组织晶粒得到细化,避免裂纹和气孔的产生. 优化工艺参数得到的涂层耐磨性更好,摩擦因数比基体低,磨损失重比基体少,磨损机制为磨粒磨损,硬度为基体的3倍.
  • 图  1  层次分析结构图

    Figure  1.  AHP structure diagram

    图  2  搭接示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of lap joint

    图  3  试样宏观形貌分析

    Figure  3.  Analysis of macromorphologies for samples

    图  4  试样10熔覆层显微组织

    Figure  4.  Microstructure of cladding layer for sample 10

    图  5  45钢和试样10 的摩擦因数

    Figure  5.  Friction coefficient of steel 45 and sample 10

    图  6  45钢和试样10 的磨损失重

    Figure  6.  Wear and lost weight of 45 steel and sample 10

    图  7  材料磨痕图

    Figure  7.  Material wear trace patterns

    图  8  试样10熔覆层显微硬度

    Figure  8.  Microhardness of cladding layer for sample 10

    表  1  矩阵标度含义

    Table  1.   Matrix scale meaning

    标度含义
    1两个因素相比,具有同样重要性
    3两个因素相比,一个因素比另一个因素稍微重要
    5两个因素相比,一个因素比另一个因素明显重要
    7两个因素相比,一个因素比另一个因素强烈重要
    9两个因素相比,一个因素比另一个因素极端重要
    2,4,6,8上述两相邻判断的中值
    倒数因素ij比较的判断,则因素ji比较的判断aji=1/aij
    下载: 导出CSV

    表  2  随机一致性指标${\rm{RI}}$

    Table  2.   Random consistency index${\rm{RI}}$

    n1234567891011
    ${\rm{RI}}$000.580.901.121.241.321.411.451.491.51
    下载: 导出CSV

    表  3  Ni60合金粉末主要化学成分

    Table  3.   Main chemical composition of Ni60 alloy powder %

    CCrSiBFeNi
    0.5~1.014.0~19.03.5~5.03.0~4.5<8.0余量
    下载: 导出CSV

    表  4  激光熔覆试验工艺参数

    Table  4.   Process parameters of laser cladding test

    试验序号A1/kWA2/(mm·s−1)A3/%
    11.5615
    21.5930
    31.51245
    43.0630
    53.0945
    63.01215
    74.5615
    84.5945
    94.51230
    下载: 导出CSV

    表  5  正交试验结果

    Table  5.   Orthogonal test results

    试验序号B1B2/(10−4×g)
    1538.0190
    2677.4194
    3791.4172
    4774.3169
    5876.3179
    6764.4173
    7441.1186
    8530.1179
    9589.0178
    下载: 导出CSV

    表  6  显微硬度极差分析

    Table  6.   Range analysis of microhardness range

    参数A1/kWA2/(mm·s−1)A3
    均值1668.933584.467604.833
    均值2799.000694.600680.233
    均值3520.067708.933702.933
    极差278.933124.46698.100
    下载: 导出CSV

    表  7  磨损量极差分析

    Table  7.   Range analysis of wear range

    参数A1/kWA2/(mm·s−1)A3
    均值1185.333181.667180.667
    均值2173.667184.000180.333
    均值3181.000174.333179.000
    极差11.6669.6671.667
    下载: 导出CSV
  • [1] HAZEN B T, BOONE C A, WANG Y C, et al. Perceived quality of remanufactured products: construct and measure development[J] . Journal of Cleaner Production,2017,142:716 − 726. doi: 10.1016/j.jclepro.2016.05.099
    [2] 赵凯, 梁旭东, 王炜, 等. 基于NSGA−Ⅱ算法的同轴送粉激光熔覆工艺多目标优化[J] . 中国激光,2020,47(1):96 − 105.
    [3] 许向川, 温海骏, 王俊元, 等. 基于响应面的装备零件再制造激光熔覆工艺参数优化[J] . 真空科学与技术学报,2018,38(7):615 − 620.
    [4] 袁修饶. 基于GRNN和NSGA−Ⅱ的激光熔覆工艺参数多目标优化研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2020.
    [5] 赵丹丹, 焦锋. 基于灰色关联分析的35CrMoV钢活塞杆激光熔覆工艺参数优化[J] . 兵工学报,2018,39(10):2073 − 2080. doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.10.022
    [6] 于天彪, 宋博学, 郗文超, 等. 激光熔覆工艺参数对熔覆层形貌的影响及优化[J] . 东北大学学报(自然科学版),2019,40(4):537 − 542. doi: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.04.016
    [7] 张军锋, 史耀耀, 蔺小军, 等. 基于灰色关联分析的叶片砂带抛光参数优化[J] . 计算机集成制造系统,2017,23(4):806 − 814.
    [8] 陆海峰, 潘晨阳, 覃恩伟, 等. 45钢表面激光熔覆WC/Ni基合金复合覆层的组织和性能[J] . 金属热处理,2019,44(12):19 − 25.
  • 加载中
图(8) / 表(7)
计量
  • 文章访问数:  124
  • HTML全文浏览量:  108
  • PDF下载量:  313
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-13
  • 刊出日期:  2022-02-23

目录

    /

    返回文章
    返回