高速鋼-45號鋼的焊接(高速鋼CW6Mo5Cr4V2高速鋼 返回列表頁)
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高速鋼-45號鋼的焊接
將45號鋼進行封閉加壓,按照表3選擇焊接參數。
在摩擦加熱過程中,隨著摩擦加熱時間的延長,接頭溫度升高,高速摩擦塑性變形層由高速鋼和45號鋼的交界處向高速鋼內部移動,形成了高速鋼與高速鋼的摩擦過程。
因此,為了使接頭產生足夠的塑性變形和足夠大的加熱功率,必須提高摩擦壓力和頂鍛壓力。
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鎳高溫合金和鈦合金(2)
在過去幾年中,與傳統技術相比,LAM在組件制造方面具有許多優勢。
它之所以成為人們關注的焦點,主要是因為在能源、設計、材料和幾何形狀方面增強了控制和靈活性。
然而,LAM流程中仍然存在許多具有挑戰性的問題。
在LMAM技術制造的零件制造過程中會出現各種物理現象:汽化,流體流動,馬蘭戈尼流動,傳導,輻射,相變,球形,卷曲,傳熱,傳質,固結等。
在這些現象中,那些影響尺寸精度或在殘余應力中起作用的現象被認為是最具挑戰性的現象。
基于此,傳熱固結、殘余應力、分層、滾珠、孔隙率和階梯效應是LMAM中需要特別注意的最關鍵現象,以實現更高的產品質量。
如Xia等人使用隨機填充粉末床的瞬態中尺度模型研究了孔隙度的演化和機制。
結果表明,在高掃描速度下,熔池壽命短,熔池速度和深度明顯降低。
隨著掃描速度的增加,孔隙率從冶金孔隙率轉變為開放孔隙率,如上圖所示。
凝固機制對加工材料的微觀結構和織構產生重要影響。
激光沿著一條路徑熔化材料,形成一個熔池,當激光交換到另一個點時,熔池迅速凍結。
熔池的冷卻速度取決于掃描速度、激光功率、基板初始溫度、掃描間隔等因素。
由于激光功率的增強,隨后掃描速度的降低,導致更高的線性熱輸入,從而導致熔池體積的增加。
這種效應通過材料的固結達到較低的冷卻水平,由于焊縫熔核的長期存在,可導致前一層或基體熔化。
這可以通過減少作為散熱器的基板中的熱量來抑制,以在某些系統中實現更快的冷卻。
此外,在該過程中,沉積材料的晶粒以結晶“易生長”取向生長,這源于襯底層中晶粒的取向。
在制造零件的外延晶粒生長過程中,基板充當晶粒生長的種子,這樣柱狀晶粒可以沿著熱流的反向路徑通過層生長。
該參數可以將產品的微觀結構從粗微觀結構改變為細微觀結構,其中快速冷卻速度促進等軸微觀結構。
改變工藝參數會顯著影響冷卻速度,當形成更精細的結構時,通常可以提供更有利的微觀結構和性能。
五種增材制造鈦合金板材:TC4(a)、TC11(b)和TB6(c)的激光重熔樣品的晶粒形貌。
在某實驗中,隨著鈦合金Q值的增加,局域LAM熔池中EG的形核和生長趨勢逐漸增加。
相比之下,隨著Q的增加,CG的外延生長受到抑制。
然而,激光重熔單軌樣品的情況完全不同,如上圖所示。
五種增材制造鈦合金的所有激光重熔樣品均由完整的柱狀晶粒組成。
這意味著在激光重熔的凝固條件下,等軸晶不能完全形核。
然而,激光重熔TB6樣品(圖c)中的枝晶結構比激光重熔TC4樣品(圖a)中的枝晶結構更清晰。
這些結果表明,除了鈦合金的Q值外,同軸輸送到熔池中的粉末對局部熔池的凝固晶粒結構也有重要影響。
由于LAM工藝的高冷卻速率和熱歷史的循環性質,殘余應力通常是制造零件中的一個問題。
因此,為了在產品中實現更高的質量和密度,必須控制殘余應力的水平。
由于這些過程中存在熱梯度,上層的較高溫度會導致該層中的熱膨脹,而該熱膨脹會受到其下方先前固化層的抵抗。
如果誘導應力超過上層的屈服強度,則可能發生塑性變形。
如果該殘余應力局部超過材料的極限拉伸應力,則可能導致產品變形,甚至裂紋萌生和分層,如圖6所示,適用于M2高速和304L不銹鋼。
圖6宏觀圖像顯示(a)LAMM2高速鋼樣品的分層和(b)在LAM沉積期間304L不銹鋼樣品中形成的微觀和宏觀裂紋。
基于熔化層的熱收縮,后一種機制可能會導致開裂,而基材對這種收縮的阻力會導致熔化層中的拉伸應力和基材中的壓縮。
控制熱梯度是降低此類熱應力和減少制造零件中裂紋數量的關鍵因素(見圖6a,b)。
此外,預熱基板會導致較低的熱梯度和冷卻速率,因為這也會減少晶格應變或變形。
再熔化層并不是減少制造過程中裂紋和分層的一種有希望的方法,因為新層有利于產品的晶體結構和變形。
因此,之前的熱循環會在最后一層中重復新的殘余應力。
LAM技術中最可能的困難之一是由于存在氣體或未熔合而產生的殘余孔隙度。
導致熔合氣孔的主要原因是粉末/線材材料的熔化不足。
此類孔隙通常具有不規則形狀,并且在該層平面上大多被拉長。
多孔性是由粉末/金屬絲進料方案中截留的氣體或加工材料過程中釋放的氣體引起的,尤其是當它們在制造過程中被截留在粉末或金屬絲中時。
如圖7a所示,這些孔隙通常呈球形,可出現在任何位置,適用于17-4PH不銹鋼。
氣體孔隙率通常比缺乏聚變引起的孔隙率具有更小的數量和尺寸。
任何偏離最佳工藝參數的情況都可能導致制造零件的孔隙率增加。
在最佳參數以下,掃描速度和激光功率越高,制備過程中氣孔率越大,如圖7b、c所示。
除了激光功率和掃描速度外,艙口間距是影響材料熔合的另一個關鍵因素,從而影響材料的孔隙率。
增加艙口間距會導致掃描軌跡之間的重疊不足,從而導致固結不足和零件的孔隙度增加。
激光功率被認為是影響試樣氣孔率的最重要因素。
在PBF技術中,由于氣體的蒸發作用,在光束路徑附近的粉末會被清除掉,導致材料不足而導致微小的間隙,并導致零件出現微觀缺陷。
圖7(a)LAM沉積件17-4PH不銹鋼內部孔隙的球形和不規則形態。
在120W恒定激光功率下,(b)360和(c)1560mm/s兩種不同激光橫向速度下,多孔制造的Ti–6Al–4V鈦合金材料具有不同形貌的孔隙率分布。
在LAM過程中,沿著光束軌道的熔融材料傾向于通過表面收縮降低其表面能,這種現象導致球化效應。
控制這種現象最有影響力的參數是氧含量、掃描間隔、激光功率和掃描速度。
這種現象是基于材料的加工條件和物理性能,特別是表面張力的冶金過程,它可能導致零件的孔隙率和表面不規則性增加,同時也由于表面粗糙度過大而導致PBF系統中的動力擴散系統和葉片運動的問題。
圖8顯示了在不同掃描速度下激光沉積單軌后316L不銹鋼的這種效應。
圖8不同激光橫向速度下的單軌沉積表明316L不銹鋼沉積過程中存在球化效應。
提高掃描速度或從最佳參數降低激光功率會導致較小的熔池,這意味著熔池和基板之間的界面較小。
這種情況會導致不合適的潤濕性和熔體流動,從而導致成球效應。
除了優化工藝參數外,重新熔化掃描軌跡還有助于通過重新熔化球來控制這種現象,從而在界面中達到更合適的潤濕性。
AM技術中的逐層堆積過程會導致階梯式后果,對產品的表面光潔度產生負面影響,如圖9所示。
這種現象主要出現在建筑方向的彎曲幾何形狀或表面上,與建筑趨勢成一定角度。
加工過程中的層厚會顯著影響這種現象,并直接影響表面光潔度。
更高的層厚度會導致制造的試樣表面光潔度較差。
選擇合適的沉積方向和工藝參數是控制這種效應的關鍵因素。
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