激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

30CrNi2MoVA钢的热处理工艺探讨

30CrNi2MoVA钢热处理后具有高的屈服强度和冲击韧度,且淬透性较好,淬火时变形小;切削加工性能好,具有较高的综合力学性能,主要用于承受较大冲击载荷和振动的重要结构件。为此,通过一定的工艺试验对这种钢的热处理性能进行进一步的探索,从而确定特定性能下的热处理工艺规范。

基于30CrNi2MoVA的激光熔化沉积工艺参数研究

使用30CrNi2MoVA钢粉末在激光熔化沉积设备上进行了相应的工艺研究,探索了激光功率与扫描速度对沉积层宽度和高度的影响,并对工艺参数与沉积尺寸进行了回归分析,建立了相应的回归模型,确立了工艺参数对沉积尺寸的影响规律。其中激光功率与沉积层的高度、宽度呈正相关,而扫描速度与沉积层的高度、宽度呈负相关。根据沉积层尺寸的标准差和沉积质量对线能量密度K进行分析,发现K值在85~200 J/mm沉积质量较好。在获取沉积尺寸过程中,采用了激光轮廓仪进行测量,其优点在于获取数据量大且精度较高,可为沉积质量判断、尺寸预测等进一研究提供充足数据。

基于尺寸预测的激光立体成形30CrNi2MoVA工艺参数研究

30CrNi2MoVA钢广泛应用于兵器装备制造行业,采用该材料进行激光立体成形工艺研究。通过回归正交设计方法,结合同轴电荷耦合元件相机对熔池形貌实时监测,选用指数型回归模型得到了激光立体成形主要工艺参数对30CrNi2MoVA钢单道熔覆尺寸的影响规律,明确了影响熔覆层宽度和高度的显著性因素及相应回归方程。光斑直径、激光功率和扫描速率显著影响熔覆层宽度,熔覆层宽度同光斑直径和激光功率呈正相关而同扫描速率呈负相关;扫描速率和送粉率显著影响熔覆层高度,熔覆层高度同扫描速率呈负相关,同送粉率呈正相关。实验验证结果表明:该成形尺寸预测模型准确。基于熔覆层宽高比预测值确定了在3.5 mm光斑直径下成形30CrNi2MoVA钢的工艺参数选择范围,激光功率应处于1300~3000 W之间,送粉率在0.7~2.5 r/min之间,扫描速率在5~12 mm/s之间。

激光淬火基体对镀铬层断裂韧性的影响

为提高30CrNi2MoVA钢镀铬身管的寿命,采用YAG激光器对钢基体进行激光搭接淬火再镀铬的复合工艺。用多裂纹拉伸技术对经激光搭接处理的30CrNi2MoVA钢再镀铬后的铬层和普通铬层的断裂韧性进行比较。结果表明,激光淬火处理基体可以提高镀铬层的断裂韧性。力学模型分析表明,基体残余压应力以抵抗基体拉伸变形的方式提高了铬层的断裂韧性;化学去基体法研究铬层界面表明,激光处理基体以细化基体影响层的晶粒形式提高了铬层的强度和韧性。离子刻蚀横截面对拉伸结果作了进一步验证。

激光修复PCrNi3MoVE钢组织与力学性能研究

针对PCrNi3MoVE钢制炮用受损零部件的高性能修复需求,研究用30CrNi2MoVA钢粉末激光修复PCrNi3MoVE钢的组织演化与力学性能。结果表明:激光修复PCrNi3MoVE钢沉积态的显微组织从基材区到修复区,顶部存在显著变化,组织明显不均匀。修复试样的抗拉强度达(1 085±9)MPa,冲击韧性为(56±10)J/cm^(3),均高于PCrNi3MoVE钢基材锻件标准,伸长率为7.5%±1.5%,略低于锻件。修复试样的断裂方式为韧性断裂,冲击断裂方式为准解理断裂。

冷径向锻造30CrNi2MoVA钢厚壁管件的组织和性能

采用冷径向锻造制备出30CrNi2MoVA钢厚壁管件。研究了冷径向锻造对30CrNi2MoVA钢厚壁管件的组织和性能的影响。结果表明:冷径向锻造后组织未发生变化,依然为均匀回火索氏体;管件表层组织细化,表层硬度略有提高;管件径向和纵向抗拉强度变化不明显;表面粗糙度Ra达到0.28～0.43μm。

Mg处理对30CrNi2MoVA钢夹杂物的影响

为了研究Mg处理对钢中夹杂物的影响,采用NiMg合金对铝脱氧30CrNi2MoVA钢进行处理。共进行了3组试验,终点钢中Mg的质量分数分别小于0.001%、0.010%、0.014%。试验结果表明:Mg处理可以起到良好的脱氧、脱硫、脱磷效果,能有效地使钢中夹杂物弥散细小化,同时改变夹杂物的种类和成分。随着Mg含量逐渐增加,钢中夹杂物的平均等效直径由Ф2.0×10^-6m降低至Ф1.0×10^-6m,钢中等效直径小于Ф1.5×10^-6m的夹杂物比例从84.04%提高到93.65%。但当Mg质量分数增加到0.014%时,钢中开始出现少量的大尺寸夹杂物。将试验结果结合热力学计算分析可知,随着钢中Mg含量的逐渐提高,钢中夹杂物种类由Al2O6依次向Al-Mg-O系、MgO和MgO-S系转变。当钢中Mg含量进一步增加时,钢中出现细小的单纯MgS和Mg-O-S-P系夹杂物。

淬火态高强钢高速切削力仿真研究

用Abaqus有限元分析软件建立淬火态30CrNi2MoVA高强度钢的二维高速切削仿真模型,研究切削过程中工件的应力分布及边缘缺陷;采用单因素方案研究切削速度与切削深度对于主切削力的影响。研究表明,在稳定切削阶段,应力大小与方向基本保持不变,剪切角约45°,至切出端,剪切角变为负值,切削力减小;在稳定切削阶段,Fx随切削速度增加而增大的幅度较小;随切削深度增加,Fx线性增大,证明切削深度对Fx的影响更大。