Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Mohmmad ali Golozar
مهدی صالحی (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohamad Parsaeian
محمدکاظم پارسائیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
The scope of this thesis is to investigate the effect of main parameters on laser surface hardening of X12CrNiMoV12 stainless steel. LSH was carried out using high power co 2 laser which delivers a maximum output power of 4 KW in continuous mode at Gaussian form of intensity profile. Experiment has been carried out using defocus technology. A numerical simulation of laser hardening process has been developed using finite element method to solve heat transfer equation inside the treated material. Temperature measured with k type thermocouple. By use of sand blast and graphite coating the absorptive of laser beam has been increased. From the results of the experiments, it has been shown that absorptivity can increase from 6 to 85% by combination of sand blast and paint coating. The maximum hardness of surface is approximately 570HV. Hardening depth is dependent with power, velocity and beam radius. Hardening width is dependent with velocity and beam radius. The main result of this research is a diagram (laser hardening map) can predict the hardening characteristic of X12CrNiMoV12 for wide range of laser parameters. Key Words Laser hardening, X12CrNiMoV12, CO 2 laser, martensite, Finite element, Simulation, martensitic stainless steel, ANSYS
هدف از این پژوهش، تعیین شرایط بهینه از نظر رفتار سختی، برای سخت‌کاری لیزری فولاد X12CrNiMoV12 است. بدین‌منظور، با استفاده از آزمایش‌های عملی و شبیه‌سازی حرارتی فرایند سخت‌کاری لیزری، شرایط بهینه برای سخت‌کاری لیزری تعیین شد. در این راستا، از یک لیزر پیوسته دی‌اکسید 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، شبیه‌سازی حرارتی فرایند سخت‌کاری لیزری، در یک مدل سه بعدی برای یک اشعه گوسی متحرک، انجام گرفت. اندازه‌گیری دما توسط یک دماسنج میله‌ای نوع k انجام گرفت. به منظور افزایش ضریب جذب اشعه، روش‌های شن‌پاشی، اعمال پوشش گرافیتی و رنگ جاذب، مورد بررسی قرار گرفت و ضریب جذب هریک از این روش‌ها با استفاده از شبیه‌سازی حرارتی تعیین گردید. اثر کلی تابش اشعه لیزر بر ریزساختار و سختی آلیاژ اولیه، توسط آزمایش‌های ریزسختی سنجی، متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی و تفرق اشعه ایکس ارزیابی شد. با تعریف سه شاخص اساسی برای منطقه سخت‌شده و طراحی چند الگوریتم محاسباتی، شرایط بهینه برای سخت‌کاری لیزری تعیین گردید. نتایج این بررسی‌ها نشان می‌دهد، شن‌پاشی سطح و سپس اعمال رنگ جاذب ضریب جذب اشعه را از 6 درصد به 85 درصد افزایش می‌دهد. نتایج آزمایش‌های عملی، نشان می‌دهد، شبیه‌سازی انجام شده با دقت خوبی، تغییرات دمایی در قطعه را نشان می‌دهد. دمای سطح °C1280، دمای مناسب برای سخت‌کاری لیزری به دست آمد. در این دما، سختی سطح بدون رخ دادن ذوب سطحی، از HV 0.1 320 به مقدار بیشینه HV 0.1 570 افزایش می‌یابد. 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 سخت‌کاری لیزری است؛ که توانایی پیش‌بینی شرایط بهینه سخت‌کاری لیزری فولاد X12CrNiMoV12 را در دامنه وسیعی از شرایط مختلف دارد. این نقشه نشان می‌دهد، راه‌کار اصلی برای افزایش عمق سختی، افزایش شعاع اشعه و یا کاهش سرعت حرکت اشعه است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی