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1、龙源期刊网 http:/激光熔覆残余应力场分析作者：蒋红英来源：职业中旬2011年第01期在特殊形状的零件加工、仿真成型和新材料合成等领域，激光熔覆越来越受到人们的重 视。而研究熔覆层止裂、气孔和微裂纹的分布、熔覆层的耐磨损、抗腐蚀等性能，都和熔覆层 的应力分布状态密切相关。研究熔覆层的热应力、相变应力和残余应力的大小、受力状态，对 消除和改善应力状态，显得更为迫切。一、激光熔覆残余应力分析1.产生原因激光熔覆残余应力产生的原因主要是：（1）局部热输入造成温度分布不均匀，使得熔池及周围材料产生热应力，在冷却和凝固 时相互制约而引起局部热塑性变形，进而产生热应力；（2）熔凝区存在温度梯度且冷却速
2、率不一致，熔池材料在凝固时因相变体积变化不均及 相变不等时性产生的相变应力，进而引起不均匀塑性变形而形成相变残余应力。2. 裂纹形成激光熔覆层裂纹是在凝固温度附近形成的热裂纹，主要是由于凝固温度区间，初生的发达 枝晶会相互钩连形成一个结晶固态网，造成枝晶间的液体封闭。在应力的作用下，固态晶体本 身的变形可强烈发展，晶体间残存的液体却不易自由流动，从而造成枝晶间液态金属凝固收缩 时没有足够的液体补充。当应力较大而熔覆层的韧性不好时就会形成宏观裂纹的产生，而当应 力较小或熔覆层的韧性较好时就会形成微观裂纹或不形成裂纹。3.减小残余应力措施根据残余应力的形成机理，可以采取一些工艺措施来消除或降低残余应力的不利影响，甚 至同时引入有益的残余应力分布。（1）对于受热不均匀，可以对熔覆的基体材料进行一定温度的预热，将会有效地降低温度梯度和热应力，有利于抑制熔覆层裂纹产生。Dekumbis在马氏体不锈钢X20Crl3和奥氏体 不锈钢X2CrNiMol812两种基材上分别激光熔覆Stellite6合金，并分别进行了预热与不预热试 样中激光熔覆层残余应力的测定。其结果表明基材在激光熔覆前进行预热对减少熔覆层中的残 余拉应力是有效的。
