郭星晔,黄杰,周正,杜开平,王国红,贺定勇,于月光.基于双椭圆平面热源模型的FeCrNiMo 激光熔覆热力耦合数值分析[J].热喷涂技术,2020,12(4):12~21.
基于双椭圆平面热源模型的FeCrNiMo 激光熔覆热力耦合数值分析
Thermo-mechanical Coupled Numerical Analysis of FeCrNiMo StainlessSteel Laser Cladding Based on Double Ellipse Heat Source
  
DOI:10.3969/j.issn.1674-7127.2020.04.001
中文关键词:  激光熔覆  FeCrNiMo 不锈钢  有限元法  双椭圆热源  热力耦合计算
英文关键词:Laser cladding  FeCrNiMo stainless steel  Finite element method  Double ellipse heat source  Thermo-mechanical coupled calculation
基金项目:
                    
作者单位
郭星晔 北京工业大学材料与制造学部
北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心
黄杰 北京工业大学材料与制造学部
北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心
周正 北京工业大学材料与制造学部
北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心
杜开平 矿冶科技集团有限公司
王国红 北京工业大学材料与制造学部
北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心
贺定勇 北京工业大学材料与制造学部
北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心
于月光 矿冶科技集团有限公司
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中文摘要:
      针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求, 采用 FeCrNiMo 马氏体不锈钢粉末在 27SiMn 结构钢基体表面进行激光熔覆, 以改善基体表面的耐磨、 耐蚀综合性能。 本文旨在研究激光能量密度对 FeCrNiMo 熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响, 采用热力耦合有限元模拟方法, 基于双椭圆平面热源模型, 计算分析了 FeCrNiMo 不锈钢粉在 27SiMn 钢基板表面的激光熔覆过程中, 在不同的激光输入能量密度条件下, 熔覆层的温度场和应力场的演变过程。 并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验, 通过稀释率(熔覆层横截面中, 母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比) 和熔宽情况的对比, 以验证模拟结果的可靠性。 进而研究激光 能量密度对熔覆层稀释率、 熔宽及其开裂倾向的影响规律。 熔覆层的稀释率、 熔宽均随输入能量密度的增加而增 大, 当输入功率达到 3000W, 熔覆速度 6mm/s 时可获得较理想的稀释率和熔宽。 而熔覆层边缘的应力随输入能 量密度的增加而增大, 其开裂倾向增大; 而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。 在激光熔覆过程中 提高输入能量虽有利于增大熔宽, 提高熔覆效率, 但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。
英文摘要:
      Aiming at the engineering requirements for surface protection and repair of the hydraulic supports in the coal mining industry and offshore platform columns, the laser cladding process of FeCrNiMo martensitic stainless steel powder on the surface of 27SiMn structural steel was adopted to improve the comprehensive wear and corrosion resistance properties of the substrate surface. This article aims to study the effect of laser energy density on the cross-sectional characteristics and cracking tendency of the FeCrNiMo cladding layer. This paper studied the laser cladding process of FeCrNiMo martensitic stainless steel feedstock on the substrate of 27SiMn
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