Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Mohmmad ali Golozar
مهدي صالحي (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohamad Parsaeian
محمدکاظم پارسائيان

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
چکيده هدف از اين پژوهش، تعيين شرايط بهينه از نظر رفتار سختي، براي سخت‌کاري ليزري فولاد X12CrNiMoV12 است. بدين‌منظور، با استفاده از آزمايش‌هاي عملي و شبيه‌سازي حرارتي فرايند سخت‌کاري ليزري، شرايط بهينه براي سخت‌کاري ليزري تعيين شد. در اين راستا، از يک ليزر پيوسته دي‌اکسيد کربن، با توان حداکثر KW4 و توزيع گوسي انرژي در اشعه استفاده شد. با استفاده از يک لنز 5/7 اينچ و فاصله گرفتن از کانون اين لنز، امکان دستيابي به قطرهاي مختلفي از اشعه فراهم شد. با استفاده از تئوري انتشار اشعه گوسي، شعاع و نحوه توزيع انرژي در فواصل مختلف از کانون لنز، مورد ارزيابي قرار گرفت. با استفاده از روش اجزاي محدود، شبيه‌سازي حرارتي فرايند سخت‌کاري ليزري، در يک مدل سه بعدي براي يک اشعه گوسي متحرک، انجام گرفت. اندازه‌گيري دما توسط يک دماسنج ميله‌اي نوع k انجام گرفت. به منظور افزايش ضريب جذب اشعه، روش‌هاي شن‌پاشي، اعمال پوشش گرافيتي و رنگ جاذب، مورد بررسي قرار گرفت و ضريب جذب هريک از اين روش‌ها با استفاده از شبيه‌سازي حرارتي تعيين گرديد. اثر کلي تابش اشعه ليزر بر ريزساختار و سختي آلياژ اوليه، توسط آزمايش‌هاي ريزسختي سنجي، متالوگرافي نوري، ميکروسکوپ الکتروني و تفرق اشعه ايکس ارزيابي شد. با تعريف سه شاخص اساسي براي منطقه سخت‌شده و طراحي چند الگوريتم محاسباتي، شرايط بهينه براي سخت‌کاري ليزري تعيين گرديد. نتايج اين بررسي‌ها نشان مي‌دهد، شن‌پاشي سطح و سپس اعمال رنگ جاذب ضريب جذب اشعه را از 6 درصد به 85 درصد افزايش مي‌دهد. نتايج آزمايش‌هاي عملي، نشان مي‌دهد، شبيه‌سازي انجام شده با دقت خوبي، تغييرات دمايي در قطعه را نشان مي‌دهد. دماي سطح °C1280، دماي مناسب براي سخت‌کاري ليزري به دست آمد. در اين دما، سختي سطح بدون رخ دادن ذوب سطحي، از HV 0.1 320 به مقدار بيشينه HV 0.1 570 افزايش مي‌يابد. عمق سختي به شدت وابسته به پارامترهاي سرعت، شعاع و توان اشعه است و با استفاده از يک ليزر KW4، تا عمق mm5/3 قابل دستيابي است. عرض سختي به شدت وابسته به شعاع اشعه است و به راحتي تا مقدار mm 22 قابل دستيابي است. دستاورد اصلي اين پژوهش، ارائه دياگرام جديدي به نام نقشه سخت‌کاري ليزري است؛ که توانايي پيش‌بيني شرايط بهينه سخت‌کاري ليزري فولاد X12CrNiMoV12 را در دامنه وسيعي از شرايط مختلف دارد. اين نقشه نشان مي‌دهد، راه‌کار اصلي براي افزايش عمق سختي، افزايش شعاع اشعه و يا کاهش سرعت حرکت اشعه است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی