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微织构激光制备及其对硬质合金表面疲劳磨损的影响研究
硬质合金由于其高硬度、耐磨性好及耐高温等优点广泛应用于刀具切削领域,微织构作为一种仿生学结构造型设计,其制备于刀具材料表面具有减小切削过程摩擦力、降低切削温度、延长刀具使用寿命及提高工件材料表面加工质量等众多优点。本文首先分析了激光与材料相互作用机理,建立了激光加工传热模型及热应力分析模型,确定了激光加工微织构的热源模型及材料表面对激光能量的吸收率模型,确定了加工过程中模型的边界条件。
其次通过ANSYS有限元仿真软件,研究不同微织构制备参数下材料内部温度场及应力场的分布状态,结果表明,随着激光功率的增大,材料表面瞬时温度及应力范围都相应增大;随着激光扫描速度的增大,结果反之;随着激光光斑直径的增大,瞬时温度呈减小趋势,应力影响范围变化不大;织构间距增大,织构间受温度影响先增大后保持不变,应力影响范围先增大后保持不变。搭建摩擦磨损试验平台,研究了载荷和摩擦速度对摩擦性能的影响规律,确定摩擦参数为摩擦力80N、摩擦速度为80r/min;设计正交试验制备不同微织构参数硬质合金试样,在定摩擦参数下进行摩擦磨损试验,结果表明:激光功率P对摩擦 ...
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