微織構(gòu)激光制備及其對硬質(zhì)合金表面疲勞磨損的影響研究.pdf

1、硬質(zhì)合金由于其高硬度、耐磨性好及耐高溫等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于刀具切削領(lǐng)域，微織構(gòu)作為一種仿生學(xué)結(jié)構(gòu)造型設(shè)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(zhì)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(yīng)力分析模型，確定了激光加工微織構(gòu)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(gòu)制備參數(shù)下材料內(nèi)部溫度場及應(yīng)力場的分布狀態(tài)，結(jié)果表明，隨著激光功率的增大，材料表面瞬時溫度及應(yīng)力范圍都相應(yīng)增大;隨著激光掃描速度的增大，結(jié)果反之;隨著激光光斑直徑的增大，瞬時溫度呈減小趨勢，應(yīng)力影響范圍變化不大;織構(gòu)間距增大，織構(gòu)間受溫度影響先增大后保持不變，應(yīng)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(shè)計正交試驗制備不同微織構(gòu)參數(shù)硬質(zhì)合金試樣，在定摩擦參數(shù)下進行摩擦磨損試驗，結(jié)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(gòu)間距，織構(gòu)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(jié)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(jié)合的方法，結(jié)果表明微織構(gòu)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