熱鍛模模膛耐熱層的制備工藝實驗研究.pdf

1、熱鍛模使用壽命問題一直是鍛模行業(yè)從業(yè)人員關(guān)心的問題，如何降低或者避免熱疲勞磨損和塑性變形兩類失效是其核心問題，應(yīng)用梯度材料技術(shù)和表面工程技術(shù)為解決熱鍛模使用壽命問題提供了新的思路和方法。本文對熱鍛模模膛表面耐熱耐磨層的制備工藝進行了研究，主要涉及的制備工藝有等離子噴涂、等離子重熔以及等離子噴焊。
　　 本文總結(jié)了熱鍛模的各種失效形式，熱物理性能參數(shù)對熱鍛模壽命的影響。介紹了熱鍛模模膛表面強化技術(shù)，包括等離子噴涂、等離子重熔和噴焊

2、技術(shù)的發(fā)展、原理及其工藝方法。采用不同工藝方法在基體材料W6Mo5Cr4V2高速鋼表面制備梯度層，首先，在一部分試樣上采用等離子噴涂制備噴涂層，并進行正交優(yōu)化；其次，采用優(yōu)化后的噴涂工藝參數(shù)制備重熔前試樣，然后進行重熔實驗并對重熔實驗進行正交優(yōu)化；再次，在另一部分試樣上采用等離子噴焊制備噴焊層，并對噴焊實驗進行正交優(yōu)化。通過金相顯微鏡，顯微硬度計，孔隙率分析軟件、能譜儀等方法，對不同工藝方法獲得的涂層進行宏觀、微觀分析。同時還對各種覆層

3、的熱應(yīng)力參數(shù):材料的熱膨脹系數(shù)α、熱傳導(dǎo)系數(shù)λ和比熱容C進行了對比分析。研究表明:
　　 ⑴覆層表面形貌各不相同。等離子噴涂Ni60-SiC涂層呈典型的層狀結(jié)構(gòu)，組織粗大，涂層厚度薄且其中存在較多未熔顆粒，顆粒之間存在大量的孔隙，缺陷程度較高；重熔涂層結(jié)合狀態(tài)較噴涂層好，表面光亮，致密度提高，但存在較多裂紋、孔洞；噴焊層厚度厚，表面致密且光潔，質(zhì)量明顯優(yōu)于噴涂層和重熔層。
　　 ⑵工藝參數(shù)對覆層的組織性能有很大影響。影響

4、噴涂的主要因素是噴距，電流，噴速，等離子噴涂整體效果隨電流、噴距的升高先好后差，隨噴涂速度的增加效果越來越好，等離子噴涂優(yōu)化參數(shù)為：電流450A，速度為70 cm/min，噴距為120mm；影響重熔的主要因素是速度，電流其次，同時還發(fā)現(xiàn)在重熔時，試樣的整體效果隨電流、速度的升高先變好后變差，當(dāng)重熔電流較小，重熔速度過低，涂層微粒未充分熔化和結(jié)合，涂層會存在較多層狀組織結(jié)構(gòu)，孔洞和裂縫較多；重熔電流過大，速度過快，微粒雖然可以充分熔合，但

5、重熔層與基體的溫度梯度大，導(dǎo)致重熔層內(nèi)應(yīng)力大，同時表面存在較多的坑洞；只有比較合理的參數(shù)搭配，微粒熔化才會比較充分，同時結(jié)合良好，得到致密的組織。本實驗中當(dāng)重熔電流為95A，速度為40 cm/min時，重熔層效果最好；影響噴焊的主要因素是速度，電流其次，同時還發(fā)現(xiàn)噴焊時，試樣的整體效果隨電流升高噴焊效果越來越好，即大的電流有利于噴焊的進行，隨速度的增加噴焊效果是先好后差，等離子噴焊優(yōu)化參數(shù)為:電流180A，速度為40 cm/min。

6、r>　　 ⑶硬度分析表明:基體材料的平均硬度為815.2Hv，噴涂層平均硬度為677.45Hv，重熔層平均硬度為394.6Hv，噴焊層平均硬度為947.98Hv。重熔處理后的試樣涂層硬度降低；經(jīng)過測定，噴涂層、重熔層、噴焊層的孔隙率分別為10.08％，9.58％，6.22％。涂層的孔隙率表明噴焊層最致密，效果最好。噴涂、重熔實驗沒有達到預(yù)期目標(biāo)；噴焊層的試樣硬度大大增加，到達了期望目標(biāo)。
　　 ⑷對試樣的熱物理性能測定表明，噴