بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند پوشش‌دهی با لیزر روی مشخصه‌های هندسی و سختی فولاد 4-17

پوشش‌دهی با لیزر یکی از روش‌های اصلاح سطح پیشرفته است. در این فرآیند، لایه نازکی از یک ماده بر روی سطح قطعات رسوب داده می‌شود .در این پژوهش، پوشش‌دهی فولاد 4-17 با استفاده از لیزر پالسی nd:yag با توان 400 وات و پودر 316l انجام پذیرفت. فرکانس لیزر، عرض پالس و سرعت اسکن به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند و پارامترهای ارتفاع پوشش، عرض پوشش، میزان ترشوندگی، نرخ انحلال و میکروسختی به عنوان پارامترهای خروجی‌ فرآیند در نظر گرفته شدند. اثر تغییر متغیرهای ورودی بر روی پارامترهای خروجی فرآیند بررسی شد و متغیرهای ورودی مناسب برای پوشش‌دهی استخراج گردید. نتایج نشان داد، با افزایش فرکانس و عرض پالس، ارتفاع پوشش و میکروسختی کاهش یافت، اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی افزایش یافت. با افزایش سرعت اسکن، ارتفاع پوشش و میکروسختی افزایش یافت، اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی کاهش یافت. سرعت اسکن 5 میلیمتر بر ثانیه، عرض پالس 10 میلی ثانیه و فرکانس 10 هرتز پارامترهای مناسب برای ایجاد یک پوشش با دوام مناسب بود. میانگین میکروسختی پوشش برای نمونه بهینه 590 ویکرز بود که تقریبا 1/3 برابر فلز پایه به دست آمد. مقدار میکروسختی با افزایش فاصله از فلز پایه به سمت پوشش افزایش یافت. سختی در نزدیکی سطح مشترک کاهش یافت. این می‌تواند به میزان بیشتر دانه‌های ستونی نسبت داده شود که نزدیک سطح مشترک پوشش تشکیل شدند.

Investigation on the effect of laser cladding parameters on the geometrical characteristics and microhardness of 174 steel

Laser cladding is one of the advanced surface modification techniques. In this process, a narrow layer of the material was deposited on the surface of the parts. In this research, laser cladding of 174 steel was performed by using 316L powder and 400 W pulsed Nd:YAG laser. Laser frequency, pulse width, and scanning speed were considered as the input variables. The geometry of the deposited beads (width, height, and clad angle), dilution ratio, and hardness were considered as the output responses. The effect of input variables on the output responses was investigated and the suitable parameters were selected for laser cladding. The results showed that by increasing the laser frequency and pulse width, the bead height and hardness decreased while the bead width, clad angle, and dilution ratio increased. By increasing the laser scanning speed, the bead height and hardness increased while the bead width, clad angle, and dilution ratio decreased. The laser frequency of 10 Hz, pulse width of 10 ms, and laser scanning speed of 5 mm/s were found to be the suitable parameters over the ranges investigated in this work. The average hardness value of the suitable sample was approximately 590 Hv, about 1.3 times the value of the substrate. The hardness value increased by increasing the distance from the substrate to the clad zone. The hardness value decreased near the cladsubstrate interface. This can be attributed to a higher proportion of columnar grains formed near the cladsubstrate interface.