热作模具表面激光熔覆H13的数值模拟及实验研究

来源：激光技术杂志2023年第4期北京时间：

作者：陆靖, 孙文磊, 陈子豪, 邢学峰, 杨凯欣, 周浩南, 刘德明

摘要：为了解决热作模具表面磨损并导致失效的问题, 基于ANSYS APDL软件, 采用数值模拟的方式在热作模具上施加高斯热源, 并利用生死单元法将H13合金粉末进行熔覆。通过温度场和应力场对工艺参数进行优化选择, 对优化后的工艺参数进行实验验证, 并对涂层进行了性能检测。结果表明, 所选参数范围内的模拟最优参数为激光功率1200 W, 扫描速率12 mm/s, 模拟结果与实际涂层的形貌和温度分布较为接近; 数值模拟中的热影响区以及结合区与实验制备的结果高度一致; 测量熔覆层的深度为0.13 mm, 与模拟得到的深度为0 mm~0.2 mm相应证, 进一步说明了模拟结果的可靠性; 熔覆层的硬度以及耐磨性得到极大的提升, 分别是基体的3倍和28倍以上。此研究结果为强化和修复热作模具提供了参考。

关键词：激光技术, 激光熔覆, 数值模拟, 温度分布, 显微组织, 性能分析