激光辐照区中心温度对高速钢刀具熔覆WC/Co陶瓷层裂纹与组织的影响 被引量：10

1

作者 陈翔 张德强 +2 位作者 李金华 孙文强 朴若华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期113-124,共12页

目的研究M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co陶瓷层的辐照区中心温度对熔覆层边界裂纹、组织的影响规律与裂纹产生机理。方法采用IPG光纤激光器在M2高速钢刀具表面制备WC/Co陶瓷熔覆层,对多因素激光工艺参数进行耦合,用刀具基体表面辐照区... 目的研究M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co陶瓷层的辐照区中心温度对熔覆层边界裂纹、组织的影响规律与裂纹产生机理。方法采用IPG光纤激光器在M2高速钢刀具表面制备WC/Co陶瓷熔覆层,对多因素激光工艺参数进行耦合,用刀具基体表面辐照区的中心温度(T)和作用于单位质量粉末的中心温度(η)对熔覆层进行分析。运用显微硬度计、SEM、EDS等手段表征熔覆层的宏观形貌、显微硬度与组织。结果T小于3535 K时,熔覆层通常表现为单边裂纹;T达到4329 K时,熔覆层裂纹长度及宽度成倍增加并沿结合线的方向扩展;T达到5009 K以上时,熔覆层纵向贯穿裂纹数量增加,熔覆层内部开始出现大面积的组织缺陷。η小于19884 K/g时,熔覆层最高硬度数值与其近乎成等比增长趋势,熔覆层主要由WC胞状晶、W2C枝晶为主要强化相的不规则组织构成;η为19884 K/g时,熔覆层最高硬度为1400HV;η达到19884 K/g以上时,熔覆层最高硬度值逐渐下降,熔覆层组织继续长大并开始团聚,逐渐形成以WC为主要强化相的块状组织结构;η超过23614 K/g时,熔覆层左右边界结合区出现比较明显的富WC陶瓷层。结论在辐照区中心温度小于3535 K时,WC/Co陶瓷层内裂纹可以较为稳定地控制在熔覆层边界处。裂纹的源头多在熔覆层与基体结合的左右边界处,随着中心温度升高,裂纹沿熔覆层结合线方向扩展延伸。作用于单位质量粉末的中心温度对陶瓷熔覆层最高显微硬度的影响最为明显。η较低时,激光温度梯度与熔凝速度之比对陶瓷熔覆层的组织形态和硬度影响更大;η较高时,冷却速度对陶瓷熔覆层的组织形态和硬度影响更大。陶瓷熔覆层边界裂纹的产生和扩展与熔覆层和基材的物性参数差异、温度梯度变化、基材翘曲变形、陶瓷相分布情况有关。 展开更多

关键词 激光熔覆 中心温度 边界裂纹 WC/Co陶瓷熔覆层 显微组织 高速钢刀具

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微铣削加工激光熔覆WC/Ni合金粉末表面完整性研究 被引量：1

2

作者 王彬 高奇 孙文强 《机床与液压》 北大核心 2024年第19期27-32,共6页

激光熔覆WC/Ni合金粉末涂层的微铣削加工材料表面质量之间的关系选择模具钢Cr_(12)MoV为基材,WC/Ni合金粉末为熔覆材料采用纤维激光器进行熔覆加工试验。制备试验样件,用直径为1 mm的钨钢硬质合金铣刀对制备的样件进行微铣削试验。分别... 激光熔覆WC/Ni合金粉末涂层的微铣削加工材料表面质量之间的关系选择模具钢Cr_(12)MoV为基材,WC/Ni合金粉末为熔覆材料采用纤维激光器进行熔覆加工试验。制备试验样件,用直径为1 mm的钨钢硬质合金铣刀对制备的样件进行微铣削试验。分别设计单因素试验和正交试验,以表面粗糙度R_(a)为评判标准,探究微铣削加工参数对WC/Ni合金粉末熔覆涂层铣削表面质量的影响规律,并阐述铣削机制。结果表明:主轴转速对加工表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,铣削深度影响最小;当主轴转速为9 000 r/min,进给量速度为6 mm/min,铣削深度为0.04 mm时,测量得出粗糙度最小为0.014μm;在微铣削加工WC/Ni合金粉末熔覆涂层时,为获得较好的加工表面质量可选择较小的加工参数。 展开更多

关键词 激光熔覆 微铣削加工 加工表面质量

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一种简易程控多功能电源的设计 被引量：1

3

作者 王春霞 王俊生 李洋洋 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2150-2151,2179,共3页

采用单片机AT89C2051和数模转换器AD7226实现通过串口程控毫伏级精度的±30 V宽范围直流线性电源,并可作为三角波、正弦波的波形发生器。通过计算机可方便地调节电源电压,设定输出波形的频率和幅值,并用数码管现场显示。

关键词 电源 单片机 多功能 数模转换

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M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co涂层的组织与红硬性 被引量：13

4

作者 陈翔 张德强 +2 位作者 孙文强 王一臣 张吉庆 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期236-243,251,共9页

目的利用激光强化技术在M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)... 目的利用激光强化技术在M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段分析了熔覆层显微硬度、宏观形貌、显微组织、物相组成及红硬性等情况。结果在激光功率为1.1 kW,送粉电压为14 V,扫描速度为3 mm/s时,熔覆层截面出现少量气孔,并在左右边界部位出现裂纹,主要物相为Fe3W3C、WC、W2C、M6C型硬质相和间隙碳化物。其上部组织更为细腻,以碳化钨和钨钴化合物为主;中部及下部组织以弥散形式分布于熔覆层中,主要组织为Fe3W3C和碳化钨。熔覆层硬度明显高于基体,最高硬度达到1411HV,出现在距熔覆层顶点0.4 mm左右的次表层范围内。600℃时,熔覆层红硬性达到60HRC以上;1000℃时,熔覆层红硬性仍达到50HRC以上。由600℃逐渐升高到1000℃时,熔覆层组织晶界强化作用逐渐减小,择优取向强化表现明显。结论在M2高速钢表面熔覆WC/Co涂层,可以有效地提高刀具材料的硬度及红硬性。熔覆层最高硬度可以提高为刀具基体的1.64倍;600℃时,熔覆层红硬性远高于高速钢基材的红硬性指标;1000℃时,熔覆层红硬性近似接近于硬质合金的红硬性要求,是高速钢基材的2.94倍。生成的碳化物硬质相及间隙碳化物对熔覆层的硬度及红硬性的提高起到了主要作用。 展开更多

关键词 激光熔覆 M2高速钢 WC/Co粉末 红硬性 显微组织 显微硬度

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W6Mo5Cr4V2高速钢表面的激光熔覆研究 被引量：3

5

作者 陈翔 张德强 +2 位作者 李金华 王一臣 张吉庆 《热加工工艺》 北大核心 2019年第22期101-104,115,共5页

通过正交实验和多项式回归分析方法,在W6Mo5Cr4V2高速钢表面激光熔覆了WC/Co陶瓷粉末,借助金相显微镜.HVS-1000显微硬度计分析了熔覆参数对熔覆层显微硬度、组织的影响。结果表明,熔覆层组织与性能受到激光功率、送粉电压、扫描速度的影... 通过正交实验和多项式回归分析方法,在W6Mo5Cr4V2高速钢表面激光熔覆了WC/Co陶瓷粉末,借助金相显微镜.HVS-1000显微硬度计分析了熔覆参数对熔覆层显微硬度、组织的影响。结果表明,熔覆层组织与性能受到激光功率、送粉电压、扫描速度的影响,综合应用多项式回归分析和正交实验,可得到送粉电压、激光功率与平均显微硬度的回归方程,该方程可较准确的反映三者的关系。在激光功率为1.1 kW、送粉电压为14V、扫描速度为3mm/s时,其平均显微硬度1311 HV,最高硬度点出现在距离熔覆层顶点0.4 mm处。熔覆层中富有W2C硬质相,起到了弥散强化的作用。 展开更多

关键词 激光熔覆 显微硬度 回归方程 陶瓷粉末 高速钢

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扫描速度对激光熔覆薄板高速钢变形与组织的影响 被引量：9

6

作者 陈翔 张德强 +2 位作者 孙文强 王一臣 张吉庆 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期150-157,共8页

目的探究激光熔覆薄板W6Mo5Cr4V2高速钢刀具材料过程中扫描速度对刀具基材热影响程度、基材热积累翘曲变形和微观组织、熔覆层物相组成的影响规律,找出适合于薄板高速钢刀具材料的扫描速度参数选择范围。方法采用单一控制变量的实验,制... 目的探究激光熔覆薄板W6Mo5Cr4V2高速钢刀具材料过程中扫描速度对刀具基材热影响程度、基材热积累翘曲变形和微观组织、熔覆层物相组成的影响规律,找出适合于薄板高速钢刀具材料的扫描速度参数选择范围。方法采用单一控制变量的实验,制备出一组单道熔覆样件,分析不同扫描速度对基材热影响形貌、基材翘曲变形、显微组织及硬度的影响特性。结果热影响区随着扫描速度的提高而不断减小,沿着熔覆方向,其热量累积程度逐渐加大,热影响区面积沿着熔覆方向往两侧扩散。扫描速度为2mm/s时,基材底面的变形量为0.077mm,且变形从中心向边缘扩展,以熔覆道对应中心部位最为凸出;当扫描速度为3mm/s以上时,变形量减少到0.03mm以内;当扫描速度为4mm/s时,熔覆层与基材左右结合边界的最大裂纹宽度降低为0.013mm,且裂纹长度明显减少。不同的扫描速度只影响熔覆层的组织细化程度和最高硬度区间,对熔覆层强化机理和组织成分没有较大的影响。结论在熔覆薄板高速钢刀具材料时,较快的扫描速度可以减少基材表面的热影响程度,较慢的扫描速度容易引起基材的“鞍型”翘曲变形。当选用3mm/s以上的扫描速度时,基材的翘曲变形量可以有效的控制在0.03mm以内,且提高扫描速度可以在一定程度上有效降低结合边界裂纹尺寸。 展开更多

关键词 扫描速度 翘曲变形 热影响 W6MO5CR4V2 显微组织 激光熔覆

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激光熔覆WC/Ni粉末对冷作模具刃口修复的实验研究 被引量：7

7

作者 孙文强 张德强 +2 位作者 贾云杰 陈翔 李伦翔 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期315-323,共9页

目的为实现冷冲模具凸模刃口的修复,研究了基体表面的倾斜角度对激光熔覆制备熔覆层质量的影响,寻找能够用于修复冲头刃口的最佳工艺方法,通过冲裁加工的数值模拟分析与实际冲裁,验证激光熔覆技术修复冷冲模具刃口的可行性。方法在不同... 目的为实现冷冲模具凸模刃口的修复,研究了基体表面的倾斜角度对激光熔覆制备熔覆层质量的影响,寻找能够用于修复冲头刃口的最佳工艺方法,通过冲裁加工的数值模拟分析与实际冲裁,验证激光熔覆技术修复冷冲模具刃口的可行性。方法在不同倾斜角度的Cr12MoV基材表面上,分别采用垂直于地面和垂直于基体表面两种熔覆方法制备WC/Ni熔覆层,通过熔覆层的截面形貌、结合质量变化以及硬度的分析,选取最佳的修复工艺。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),对比分析了基材表面倾斜角度变化对熔覆层截面组织形貌与物相组成的影响。根据熔覆层的平均硬度检测值以及被加工板料实测数据建立有限元仿真模型,利用磨损累计法对其求解,得出符合预期的使用寿命后,将修复冲头参与实际冲裁加工,验证激光修复冷冲模具的可行性以及有限元仿真模型的可靠性。结果选择激光功率为1.2 kW,扫描速度为2 mm/s,送粉电压为8 V,离焦量(基体与熔覆头的直线距离)为12 mm,当基体的被熔覆表面相对于地面的倾斜角度不超过50°且与激光束形成的夹角不超过35°时,制备出的熔覆层质量较高。基体表面倾斜时,熔覆层的峰值点始终位于熔覆层中心区域,熔池最大深度值会向靠近激光头的一侧移动。采用垂直于地面和垂直于基体表面两种熔覆方式,在不同倾角的基材表面上制备得到熔覆层,其均由γ-Ni(Fe)、Fe6W6C、Fe2B、WC、W2C、Cr7C3、W2B等硬质相和复杂的间隙化合物组成,基材表面倾斜角度的变化只对熔覆层组织结构的细化程度以及各元素的质量分数产生影响。结论使用激光熔覆技术搭配合适的修复工艺,不仅可以有效地修复磨损失效后的冷冲模具,还能起到局部改性的作用,熔覆过程中生成的碳化物等硬质相对修复区域硬度的提高起到了主要作用。修复后的冲头的平均使用寿命为5283次/支,与有限元寿命预测的仿真结果5600次/支基本吻合,进一步验证了有限元仿真模型的准确性。 展开更多

关键词 激光熔覆 WC/Ni粉末 倾斜熔覆 显微硬度 寿命预测

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新能源汽车电池托盘用镁合金的挤压工艺优化 被引量：3

8

作者 王双林 赵智忠 《热加工工艺》 北大核心 2021年第7期103-107,共5页

采用不同的挤压温度、挤压速度和挤压比对新能源汽车电池托盘用Mg-4Al-0.5Sn-0.1Ti镁合金试样进行了挤压成型试验,并进行了冲击吸收能和腐蚀电位的测试与分析。结果表明:与300℃挤压温度相比,360℃挤压温度下试样的冲击吸收能增大了71.4... 采用不同的挤压温度、挤压速度和挤压比对新能源汽车电池托盘用Mg-4Al-0.5Sn-0.1Ti镁合金试样进行了挤压成型试验,并进行了冲击吸收能和腐蚀电位的测试与分析。结果表明:与300℃挤压温度相比,360℃挤压温度下试样的冲击吸收能增大了71.42%,腐蚀电位正移了33 m V;与1 m/min挤压速度相比,4 m/min挤压速度下的冲击吸收能增大了63.64%,腐蚀电位正移了79 m V;与12挤压比相比,18挤压比下的冲击吸收能增大了33.33%,腐蚀电位正移了55 m V。优化的新能源汽车电池托盘用Mg-4Al-0.5Sn-0.1Ti镁合金的挤压工艺参数为:挤压温度360℃、挤压速度4m/min、挤压比18。 展开更多

关键词 新能源汽车 电池托盘 镁合金 冲击性能 腐蚀性能

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离焦量对激光熔覆Ni/WC的影响模拟与实验研究 被引量：4

9

作者 孙文强 张德强 +1 位作者 陈翔 王宇 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期140-143,共4页

利用ANSYS生死单元技术模拟在冷作模具钢Cr12MoV表面上熔覆Ni/WC粉末时改变离焦量对温度场与熔覆后残余应力的分布情况的影响。通过表面探伤剂、倒置金相显微镜等方式检测对应实验制备出的熔覆层,进一步阐述离焦量对熔覆层质量的影响。... 利用ANSYS生死单元技术模拟在冷作模具钢Cr12MoV表面上熔覆Ni/WC粉末时改变离焦量对温度场与熔覆后残余应力的分布情况的影响。通过表面探伤剂、倒置金相显微镜等方式检测对应实验制备出的熔覆层,进一步阐述离焦量对熔覆层质量的影响。结果表明,改变离焦量会影响熔覆时温度场的分布以及熔覆后残余应力,而这些因素决定着制备出熔覆层质量的高低;最大残余应力主要出现在熔覆层与基体间的结合区域的两侧,其值会随着离焦量的增加而增加;当离焦量低于13mm时,熔覆层与基体之间会形成一条较为明显的过渡带,过渡带的产生不仅能够抑制裂纹扩展,还能够保证熔覆层与基材的牢固性。 展开更多

关键词 激光熔覆 离焦量 有限元模拟 残余应力

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Ni/Wc粉末单道熔覆层宏观形貌的实验研究 被引量：3

10

作者 孙文强 张德强 +1 位作者 陈翔 薛玉斌 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第12期125-129,共5页

为了研究在Cr12MoV基体表面上进行单道激光熔覆75%Ni60+25%Wc过程中激光能量密度和粉末面密度对熔覆层宏观形貌影响。设计以送粉电压、激光功率和扫描速度为主要因素的正交实验。以熔覆层的宽度和高度的比值、最大熔覆厚度和稀释率作为... 为了研究在Cr12MoV基体表面上进行单道激光熔覆75%Ni60+25%Wc过程中激光能量密度和粉末面密度对熔覆层宏观形貌影响。设计以送粉电压、激光功率和扫描速度为主要因素的正交实验。以熔覆层的宽度和高度的比值、最大熔覆厚度和稀释率作为检测熔覆层宏观形貌的评价指标,采用直观分析法和方差分析法对实验数据进行处理。实验结果表明:在一定工艺参数范围内,当激光能量密度在(100~300)J/mm^(2)且粉末面密度在(50~150)g/mm^(2)的区间内,激光能量密度与粉末面密度的比值达到(1.5~2.0)之间时,可以得到宏观形貌较好的单道熔覆层;熔覆层的宽高比随着粉末面密度的增大而减小,熔覆层的极限厚度随着粉末面密度的增大而逐渐增大,稀释率随着激光能量密度与粉末面密度的比值增大而减小;通过设定边界条件找寻最佳工艺参数组合:激光功率1500(W),扫描速度3(mm·s^(-1)),送粉电压8(V)。为Cr12MoV冷冲模具修复工艺提供数据参考。 展开更多

关键词 激光技术 激光熔覆 激光能量密度 粉末面密度 方差分析

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采煤机调高液压缸瞬态动力学研究 被引量：4

11

作者 王春华 高扬 张莹莹 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期831-838,共8页

采煤机截割部在采掘工作中受煤层采动应力的影响,从而引起采煤机调高液压缸发生不稳定瞬态力学响应。研究冲击载荷对调高液压缸的瞬态响应,首先运用戈登·兰金公式确定了调高液压缸轴向稳定冲击载荷的最大许用值;利用弹性动力学原理... 采煤机截割部在采掘工作中受煤层采动应力的影响,从而引起采煤机调高液压缸发生不稳定瞬态力学响应。研究冲击载荷对调高液压缸的瞬态响应,首先运用戈登·兰金公式确定了调高液压缸轴向稳定冲击载荷的最大许用值;利用弹性动力学原理,通过研究冲击载荷下液压缸的振动特性,推导出液压缸横向振动方程,得到其弯曲振动影响因素;其次通过瞬态动力学理论确定载荷参数对调高液压缸的瞬态应力、应变的影响,获得应力-时间、位移-时间的关系曲线,并进行实验验证。研究表明:调高液压缸在冲击载荷作用下,活塞杆变形大于液压缸缸体变形,活塞杆最大变形为0.0197mm,而缸体在冲击载荷作用下的应力响应大于活塞杆,最大应力为691.98MPa,最大应力响应位置位于乳化液与活塞杆接触的横截面。本文为采煤机调高液压缸的寿命预测、安全系数计算及参数优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 采煤机 调高液压缸 瞬态动力学 冲击载荷

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“S环形”轨迹运动的热驱小车设计

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作者 王宇 孙文强 +3 位作者 杨连成 王双林 吴迪 贾云杰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第8期73-78,共6页

文中以热力势能作为驱动力,通过带传动与齿轮传动将动力传递给车轮与转向机构,驱动小车按照预定的“S环形”轨迹做连续避障运动。依照竞赛规则及驱动小车的最低功耗设计出一款单缸配气式自由活塞斯特林引擎作为热驱小车的原动机构,基于... 文中以热力势能作为驱动力,通过带传动与齿轮传动将动力传递给车轮与转向机构,驱动小车按照预定的“S环形”轨迹做连续避障运动。依照竞赛规则及驱动小车的最低功耗设计出一款单缸配气式自由活塞斯特林引擎作为热驱小车的原动机构,基于理论分析与MATLAB仿真对结构尺寸及轨迹进行优化,确定小车的传动比、齿轮齿数、模数、后轮半径等参数。通过将热驱小车的理想行进轨迹对照凸轮均分的“N”等分,使凸轮每次转动的度数与推杆位移相对应,利用前轮转角推导凸轮推程的方法,求解凸轮轮廓曲线。运动仿真结果显示,热驱小车能够按照理想轨迹行驶,并能够有效地避开障碍桩。最后,按照模拟仿真的分析结论将热驱小车制作成实物并加以测试,利用螺旋传动的微调机构修正小车的行进轨迹偏差,测试的结果与模拟仿真基本相同,进一步验证了热驱小车设计方法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 热驱小车 斯特林引擎 “S环形”轨迹 数值模拟 运动仿真

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