《表1 熔覆厚度及宽度对疲劳性能的影响》

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《基于二阶粒子群算法优化的神经网络再制造工件疲劳寿命预测》

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使用LDF4000—100型光纤耦合半导体激光熔覆设备对42CrMo高强度合金钢试样进行熔覆试验，如图1所示，预置光斑直径为5 mm，激光功率取值范围为3.0～4.0 k W，扫描速度取值范围为4～6 mm/s，送粉率取值范围为40～60 g/min。通过不同的熔覆工艺参数形成不同的熔覆涂层宽度和厚度。将熔覆好的试件分别制成100 mm×15 mm×10 mm的拉伸试件，使用HV—1000型显微硬度计测量基体及熔覆层的硬度，使用岛津USF2000疲劳试验机对切割后的试件进行拉压疲劳试验，疲劳试验中，设置载荷施加频率为20 Hz，应力等级取6级，第1等级取熔覆层屈服极限的25%，其余依次递增，每级应力水平分别使用3根试件进行试验，取平均值作为疲劳极限的精确值。保持熔覆宽度为8 mm的情况下，依次取熔覆厚度为1.0、1.5、2.0 mm的疲劳试验结果得到存活率为90%的42CrMo试件的lg N-σmax曲线，如图2（a）所示。保持熔覆厚度为1.5 mm的情况下，依次取熔覆宽度为6、8、10、12 mm的疲劳试验结果得到存活率为90%的42CrMo试件的lg N-σmax曲线，如图2（b）所示。由图2可以看出，经过激光熔覆加工的试件疲劳强度都有不同程度下降，疲劳强度随着涂层厚度的增加而下降，熔覆层宽度的影响则是先增加后减小。说明在熔覆过程中，存在热损伤导致产生残余应力，降低了试件的疲劳强度。根据试验获得的疲劳极限求出再制造工艺修正系数，如表1所示，可以看出相比于熔覆宽度熔覆厚度变化对于疲劳寿命的影响更大。