تعیین شرایط بهینه سخت کاری لیزری فولاد زنگ نزن مارتنزیتی %cr12

چکیده هدف از این پژوهش، تعیین شرایط بهینه از نظر رفتار سختی، برای سخت کاری لیزری فولاد x12crnimov12 است. بدین منظور، با استفاده از آزمایش های عملی و شبیه سازی حرارتی فرایند سخت کاری لیزری، شرایط بهینه برای سخت کاری لیزری تعیین شد. در این راستا، از یک لیزر پیوسته دی اکسید کربن، با توان حداکثر kw4 و توزیع گوسی انرژی در اشعه استفاده شد. با استفاده از یک لنز 5/7 اینچ و فاصله گرفتن از کانون این لنز، امکان دستیابی به قطرهای مختلفی از اشعه فراهم شد. با استفاده از تئوری انتشار اشعه گوسی، شعاع و نحوه توزیع انرژی در فواصل مختلف از کانون لنز، مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از روش اجزای محدود، شبیه سازی حرارتی فرایند سخت کاری لیزری، در یک مدل سه بعدی برای یک اشعه گوسی متحرک، انجام گرفت. اندازه گیری دما توسط یک دماسنج میله ای نوع k انجام گرفت. به منظور افزایش ضریب جذب اشعه، روش های شن پاشی، اعمال پوشش گرافیتی و رنگ جاذب، مورد بررسی قرار گرفت و ضریب جذب هریک از این روش ها با استفاده از شبیه سازی حرارتی تعیین گردید. اثر کلی تابش اشعه لیزر بر ریزساختار و سختی آلیاژ اولیه، توسط آزمایش های ریزسختی سنجی، متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی و تفرق اشعه ایکس ارزیابی شد. با تعریف سه شاخص اساسی برای منطقه سخت شده و طراحی چند الگوریتم محاسباتی، شرایط بهینه برای سخت کاری لیزری تعیین گردید. نتایج این بررسی ها نشان می دهد، شن پاشی سطح و سپس اعمال رنگ جاذب ضریب جذب اشعه را از 6 درصد به 85 درصد افزایش می دهد. نتایج آزمایش های عملی، نشان می دهد، شبیه سازی انجام شده با دقت خوبی، تغییرات دمایی در قطعه را نشان می دهد. دمای سطح °c1280، دمای مناسب برای سخت کاری لیزری به دست آمد. در این دما، سختی سطح بدون رخ دادن ذوب سطحی، از hv0.1320 به مقدار بیشینه hv0.1 570 افزایش می یابد. عمق سختی به شدت وابسته به پارامترهای سرعت، شعاع و توان اشعه است و با استفاده از یک لیزر kw4، تا عمق mm5/3 قابل دستیابی است. عرض سختی به شدت وابسته به شعاع اشعه است و به راحتی تا مقدار mm 22 قابل دستیابی است. دستاورد اصلی این پژوهش، ارائه دیاگرام جدیدی به نام نقشه سخت کاری لیزری است؛ که توانایی پیش بینی شرایط بهینه سخت کاری لیزری فولاد x12crnimov12 را در دامنه وسیعی از شرایط مختلف دارد. این نقشه نشان می دهد، راه کار اصلی برای افزایش عمق سختی، افزایش شعاع اشعه و یا کاهش سرعت حرکت اشعه است.