افزایش سختی سطحی فولاد مارتنزیتی410 با استفاده از لیزر دیودی توان بالا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ملایر، ملایر

چکیده

سختکاری سطحی ‌لیزری، یکی از تکنولوژیهای امید بخش است که ‌برای ‌بهبود سطح فلزات بمنظور اصلاح خواص ‌تریبولوژیکی ‌سطح‌ بدون ‌تاثیر بر روی ‌خواص ‌حجمی ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این ‌مقاله بطور تجربی به بررسی قابلیت ‌‌سختکاری ‌سطحی لیزری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی 410 با استفاده ‌از لیزر دیودی توان بالای پیوسته با حداکثر توان 1600 وات پرداخته‌ می‌شود. توان لیزری، سرعت‌ روبش ‌و فاصله از ‌کانون پارامترهای متغیر در این تحقیق مورد بررسی است. تاثیر پارامترهای فرآیند روی ‌عمق ‌و پهنای لایه ‌سخت شده و میکروسختی ‌در منطقه مورد تاثیر لیزر مورد تحقیق ‌قرار گرفته ‌است. میکرو ساختار ناحیه ‌تحت‌ تاثیر لیزر، مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان ‌می‌دهد که با افزایش توان ‌لیزر و کاهش ‌سرعت ‌روبش، میزان سختی و عمق ‌بیشتر سختی حاصل ‌می‌گردد. همچنین دستاوردها حاکی ‌از آن است که با کاهش موقعیت‌ فاصله کانونی، عمق سختی ‌بیشتر و پهنای ‌سختی کمتر بدست‌ می‌آید. مشاهدات‌ نشان‌ می‌دهد که ‌در لایه ‌سخت‌ شده ‌میزان ‌سختی ‌620 ویکرز با 1.8 میلیمتر عمق‌ سختی‌ بدست ‌آمده ‌است. سختکاری سطحی فولاد 410 با لیزر دیودی حدودا 1.43 برابر سختی عملیات حرارتی کوره‌ای است.

کلیدواژه‌ها


1. J C. Ion, (2005), Laser processing of engineering materials, 15-16.

2. M. Moradi, O. Mehrabi, T. Azdast, K. Y. Benyounis, Enhancement of low power CO2 laser cutting process for injection molded polycarbonate, Optics & Laser Technology, 96(2017) 208–218.

3. A H Faraji, M Moradi, M Goodarzi, P. Coluccid, C.Maletta. An investigation on capability of hybrid Nd:YAG laser-TIG welding technology for AA2198 Al-Li alloy, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 96, September, 1-6(2017).

4. M. Moradi, E. Golchin. Investigation on the effects of process parameters on laser percussion drilling using finite element methodology; statistical modelling and optimization. Latin American Journal of Solids and Structures. 14(2017) 464 – 484.

5. M. safari, M. farzin, Experimental investigation of laser forming of a saddle shape with spiral irradiating scheme,Optic and laser technology, 66(2015) 146-150.

 6. M. safari, M. farzin ,H.mostaan,A novel method for laser forming of two-step bending of a dome shaped part ,Iranian journal of materials forming, 4(2017) 1-14.

7. H.mostaan, M.shamanian, S.hasani, j.A.szpunar, Nd:YAG Laser Micro-Welding of Ultra-Thin FeCo-V Magnetic Alloy Optimization of Weld Strength,   researchgate,  (2017).
8. M. safari, H.mostaan, Experimental and numerical investigation of laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature, Alexandria engineering journal 55, (2016) 1941-1949.

 9. صفری مهدی، یک روش نوین و جامع برای شکل‌دهی به کمک لیزر سطوح استوانه‌ای با شعاع انحنای دلخواه، مجله مکانیک مدرس، سال پانزدهم مجله 12، سال 1394، ص 9-16

10. M. safari, Exprimental and numerical investigation of laser forming of a doubly curved saddle shapewith spiral irradiating schem,journal of advanced manufacturing technology, 9(2015) 2.

11. P.Molian, Surface modification technologies-An engineering guide TS Sudarshan (NewYork: Marcel 18(1989) 14-31.

12. J.M.F. Vollertsen, K. Partes., State of the art of laser hardening and cladding, Proceeding of The Third International WLT, (2005).

13 .J.C. Ion, Laser transformation hardening, Surface Engineering, (2002).

14 R. Puli, ,G.D. Janaki Ram, Wear and corrosion performance of AISI 410 martensitic stainless steel coatings produced using friction surfacing and manual metal arc welding, Surface & Coatings Technology, 209(2012)1-7.

15. زیره پورغلامرضا، شجاع رضوی رضا ،ارزیابی رفتار خوردگی الکتروشیمیایی فولاد420 AISIپس ازسختکاری سطحی لیزری،مجله علوم و مهندسی سطح ،22(2014)ص 71-79.

16. مرادی محمود، کرمی‌مقدم مجتبی ، زارعی جلال، گنجی بهزاد ، (1396) تاثیرات انرژی پالس لیزر و موقعیت نقطه کانونی در سختکاری سطحی لیزری فولاد زنگ‌نزن AISI 410، مجله مهندسی مکانیک مدرس، سال هفدهم مجله 6، سال 1396، ص 311-318.

17. محمودی بهزاد ، صبور روح مقدم علی رضا، ترکمنی محمدجواد، بررسی تاثیر پارامترهای لیزر بر سختکاری سطحی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 توسط لیزر تپی Nd:YAG، پانزدهمین کنفرانس اپتیک و فوتونیک ایران همراه با نخستین کنفرانس فوتونیک ایران، دانشگاه اصفهان 8-10 بهمن ماه 1387

18. Lo. KH, C. FT and M. HC, Laser transformation hardening of AISI 440C martensitic stainless steel for higher cavitation erosion resistance, Surface and Coatings Technology. 173(2003) 96–104.

19. Lin Li, The advances and characteristics of high-power diode laser materials processing, Optics and Lasers in Engineering 34 (2000) 231-253.

20. J.D. Bressan, D.P. Daros, A. Sokolowski, R.A. Mesquita, C.A. Barbosa, Influence of hardness on the wear resistance of 17-4ph stainless steel evaluated by the pin-on-disc testing, journal of materials processing technology 205 (2008) 353–359

21. B. Mahmoudi, A. R. Sabour Aghdam, M. J. Torkamany, Controlled laser transformation hardening of martensitic stainless steel by pulsed Nd:YAG laser, Journal of electronic science and technology, 8(2010) 87-90.

22. D. S. Badkar, K. S. Pandey, G. Buvanashekaran, Effects of laser phase transformation hardening parameters on heat input and hardened-bead profile quality of unalloyed titanium, Transactions of nonferrous Metals Society of China: china 20(2010), 1078-1091.

23. F. A. Goia and M. S. Fernandes de Lima, Surface Hardening of an AISI D6 Cold Work Steel Using a Fiber Laser, Journal of ASTM International, Journal of materials Science 34, 4259-4264.

24. P. D. Babu, G. Buvanashekaran, K. R. Balasubramanian,  Experimental Studies On The Microstructure And Hardness Of Laser Transformation Hardening Of Lowalloy Steel, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 36(2012).

25. Gh. Zirehpour,R. shoja Razavi and E.Moayerifar, Evaluating Wear Properties of AISI 420 Martensitic Stainless Steel after LaserTransformation Hardening, International journal of ISSII, 9 (2012) 5-8.

26. گردانی غلامرضا، شجاع رضوی رضا، سختکاری ‌سطحی ‌لیزری فولاد متوسط‌ کربن 1.1186و 1.6582، فصلنامه علمی -تخصص‌مهندسی مواد،مجلسی سال اول شماره دوم پائیز1386.

27. K. Benyounis. F. Shuaeib. An Indepth Investigation of Gas Nitriding of Stainless Steel: New DOE Parametric Studies and Optimization. engineering. Oxford: Elsevier; (2016) 1-12.

28. A. Bie´n, M.Szkodo, Surface treatment of C80U steel by long CO2 laser pulses, Journal of Materials Processing Technology, 217(2015) 114–121.

29. H. chandler, Heat Treater’s Guide , Practices and procedures for nonferrous alloys, the materials information company, (1996).