微織構激光制備及其對硬質合金表面疲勞磨損的影響研究.pdf

1、硬質合金由于其高硬度、耐磨性好及耐高溫等優(yōu)點廣泛應用于刀具切削領域，微織構作為一種仿生學結構造型設計，其制備于刀具材料表面具有減小切削過程摩擦力、降低切削溫度、延長刀具使用壽命及提高工件材料表面加工質量等眾多優(yōu)點。
　　本文首先分析了激光與材料相互作用機理，建立了激光加工傳熱模型及熱應力分析模型，確定了激光加工微織構的熱源模型及材料表面對激光能量的吸收率模型，確定了加工過程中模型的邊界條件。
　　其次通過ANSYS有限元仿真

2、軟件，研究不同微織構制備參數(shù)下材料內部溫度場及應力場的分布狀態(tài)，結果表明，隨著激光功率的增大，材料表面瞬時溫度及應力范圍都相應增大;隨著激光掃描速度的增大，結果反之;隨著激光光斑直徑的增大，瞬時溫度呈減小趨勢，應力影響范圍變化不大;織構間距增大，織構間受溫度影響先增大后保持不變，應力影響范圍先增大后保持不變。
　　搭建摩擦磨損試驗平臺，研究了載荷和摩擦速度對摩擦性能的影響規(guī)律，確定摩擦參數(shù)為摩擦力80N、摩擦速度為80r/min;

3、設計正交試驗制備不同微織構參數(shù)硬質合金試樣，在定摩擦參數(shù)下進行摩擦磨損試驗，結果表明:激光功率P對摩擦系數(shù)及摩擦力的影響最大，掃描速度V次之，其次為織構間距，織構直徑對摩擦系數(shù)及摩擦力的影響最小;根據(jù)極差分析及方差分析結果，確定正交試驗中最佳的參數(shù)組合為P=40W、V=150mm/s、D=60μm、L=250μm。
　　通過疲勞磨損理論與實驗相結合的方法，結果表明微織構表面相比于光滑表面，其表面疲勞磨損量降低了38.4％;基于SE