پوشش‌دهی لیزری تیتانیوم کارباید/ فولاد زنگ نزن 316 کم‌کربن به کمک روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

چکیده

پوشش‌دهی لیزری یکی از روش‌های اصلاح سطحی است که لیزر به عنوان منبع حرارتی موجب ذوب ماده‌ روی سطح قطعه می‌گردد. با توجه به موضعی‌بودن حرارت ایجادشده و به تبع آن کم‌شدن اعوجاج، کوچک‌بودن ناحیه متاثر از حرارت و استحکام مناسب زیرلایه با پوشش این روش کاربرد فراوانی دارد. پارامترهای موثر در این فرآیند شامل توان لیزر، سرعت روبشی لیزر، نوع ماده پوششی‌، فاصله کانونی لیزر، قطر لکه لیزر، عرض پالس و.. می‌باشد که در اینجا سه مورد اول مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. با انتخاب پارامترهای ورودی مناسب منجر به ایجاد سطحی با خواص مکانیکی مطلوب از جمله بالابودن مقاومت سایشی، مقاومت خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و سختی مناسب همراه با کمترین عیوبی مثل تخلخل، ترک می‌گردد. خروجی‌های فرآیند در اینجا شامل تخلخل، میزان ترک‌های عرضی و رقیق‌شدگی پوشش است. رویه سطح پاسخ به عنوان روشی جهت تحلیل خروجی‌های فرآیند پوشش‌دهی پودر کامپوزیتی تیتانیوم کارباید/ فولاد زنگ نزن 316 کم‌کربن روی فولاد زنگ‌نزن 316 کم‌کربن بکارگرفته شد. در نهایت با یافتن مقادیر بهینه پارامتر‌های ورودی با استفاده از نرم‌افزار آماری مینی‌تب سطحی با کمترین میزان تخلخل، ترک عرضی و رقیق‌شدگی مناسب ایجاد می‌گردد. پوشش نهایی دارای کمترین عیوب با سختی 606 ویکرز 1/0 که نسبت به زیرلایه با سختی 150 ویکرز 1/0 حدود چهار برابر افزایش یافته است، می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Laser Cladding of TiC/316LSS and Analysis of Input Parameters using Response Surface Method

نویسندگان [English]

  • Maryam Faridzadeh 1
  • Mohammad Hosein Sadeghi 1
  • aref momeni 2
1 Mechanical Engineering Department, Tarbiat Modares University,Tehran, Iran
2 Mechanical engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Laser cladding is an effective modification surface approach resulting in a surface with appropriate mechanical characteristics like high wear resistance, high resistance from oxidation in high temperature, suitable hardness, and high corrosion resistance. The effective parameters in this process include the power laser, relative laser speed, the type of coating material, the focal length of the laser, the diameter of the laser spot, the pulse width, etc. Here, the first three cases are considered to find optimum parameters to create proper cladding layer with excellent mechanical properties with high hardness and minimum porosity, dilution, and crack. In this research, the cladding of composite powder of TiC/316LSS with certain volume percentages (TiC/316LSS) 5, 10, 15 on steel 316LSS by using laser type Nd:YAG is investigated. Output parameters include the value of porosity in cladding, the value of transverse crack, and the value of dilution of cladding. With designing experiments and analyzing output results by using response surface method , the effect of input parameters on the quality of cladding surface is investigated. Besides, by obtaining the optimized value of input parameters for creating cladding surface with the lowest value of porosity and crack, cladding surface with hardness of 660 HV 0.1 is achieved, which is 4 times harder than substratum with hardness of 150 HV 0.1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser cladding
  • Pre-Placed
  • Dilution
  • Crack

مراجع

[1] J.D. Majumdar, A. Kumar, L. Li, Direct laser cladding of SiC dispersed AISI 316L stainless steel, Tribology International, 42(5) (2009) 750-753.
[2] E. Toyserkani, A. Khajepour, S.F. Corbin, Laser cladding, CRC press, 2004.
[3] B. AlMangour, D. Grzesiak, Selective laser melting of TiC reinforced 316L stainless steel matrix nanocomposites: Influence of starting TiC particle size and volume content, Materials & Design, 104 (2016) 141-151.
[4] M. Moradi, O. Mehrabi, T. Azdast, K.Y. Benyounis, The effect of low power co2 laser cutting process parameters on polycarbonate cut quality produced by injection molding, J. Modares Mech. Eng., 17(2) (2017) 93-100.
[5] A.H. Faraji, M. Moradi, M. Goodarzi, P. Colucci, C. Maletta, An investigation on capability of hybrid Nd: YAG laser-TIG welding technology for AA2198 Al-Li alloy, Optics and Lasers in Engineering, 96 (2017) 1-6.
[6] Q. Li, M. Savalani, Q. Zhang, L. Huo, High temperature wear characteristics of TiC composite coatings formed by laser cladding with CNT additives, Surface and Coatings Technology, 239 (2014) 206-211.
[7] W. Gao, Z. Zhang, S. Zhao, Y. Wang, H. Chen, X. Lin, Effect of a small addition of Ti on the Fe-based coating by laser cladding, Surface and Coatings Technology, 291 (2016) 423-429.
[8] D. Janicki, Laser cladding of Inconel 625-based composite coatings reinforced by porous chromium carbide particles, Optics & Laser Technology, 94 (2017) 6-14.
[9] M. Moradi, H. ARABI, Experimental modeling of laser surface hardening process of AISI410 by Response Surface Methodology, Modares Mechanical Engineering, 18(3) (2018) 179-188.
[10] M. Schneider, M.F. Schneider, Laser cladding with powder,  (1998).
[11] Y. Javid, M. Ghoreishi, Thermo-mechanical analysis in pulsed laser cladding of WC powder on Inconel 718, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92(1-4) (2017) 69-79.
[12] M. Ghoreishi, D. Low, L. Li, Comparative statistical analysis of hole taper and circularity in laser percussion drilling, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42(9) (2002) 985-995.
 
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 53، شماره 2 (Special Issue)
اردیبهشت 1400
صفحه 1269-1286

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار