این مقاله به بررسی بهینه سازی پارامترهای فرآیند برای تهیه پوشش Mo2FeB2 روی سطح فولادی 45 توسط تکنولوژی روکش لیزری. آزمایش متعامد به روش تاگوچی طراحی شد و قدرت لیزرسرعت اسکن و نرخ تغذیه پودر به عنوان پارامترهای فرآیند انتخاب شدند. نرخ رقت و ریزسختی به عنوان اهداف پاسخ برای ارزیابی کیفیت شکل‌دهی استفاده شد. رابطه بین پارامترهای فرآیند و اهداف پاسخ با نسبت سیگنال به نویز و تحلیل واریانس مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای فرآیند با ترکیب آنالیز همبستگی خاکستری بهینه شدند و بهترین ترکیب پارامتر فرآیند به دست آمد: توان لیزر 5 وات، سرعت اسکن 000 میلی‌متر بر ثانیه، نرخ تغذیه پودر 13.6 گرم در ثانیه. آزمایش روکش لیزری با استفاده از این ترکیب پارامتر انجام شد. نتایج نشان داد که در مقایسه با نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش متعامد، هر دو هدف پاسخ بهبود یافته و کیفیت پوشش به طور قابل‌توجهی بهبود یافته است که قابلیت اطمینان روش همبستگی تاگوچی-خاکستری را تأیید می‌کند.

روکش لیزری یک فناوری اصلاح سطح است که از تابش پرتو لیزر با چگالی بالا برای ذوب ذرات پودر و میکرو ذوب روی سطح بستر استفاده می کند و پس از سرد شدن و انجماد یک پیوند متالورژیکی ایجاد می کند. این فرآیند شامل جفت غیر خطی نور، پودر و گاز است، اما توصیف مستقیم رابطه بین هر پارامتر فرآیند و کیفیت لایه روکش دشوار است، بنابراین معمولاً بهینه سازی پارامترهای فرآیند ضروری است.

ژائو جیانفنگ و همکاران از روش تحلیل همبستگی خاکستری برای بهینه سازی پارامترهای فرآیند روکش لیزری غلتکی Ni-WC25 استفاده کرد. نتایج نشان داد که نرخ رقت لایه روکشی به‌دست‌آمده پس از بهینه‌سازی پارامتر به میزان 10.07/13.45 درصد، سختی 38.46/06 درصد و میزان سایش 15/6 درصد کاهش یافت. یانگ کایسین و همکاران پارامترهای فرآیند لایه لایه Fe5-4% TiC روکش لیزری را بر اساس روش همبستگی خاکستری تاگوچی بهینه کرد و نرخ رقت کمتر و درجه همبستگی خاکستری بالاتری به دست آورد. لایه روکش هیچ نقص آشکاری نداشت. لیان و همکاران از آزمایش تاگوچی همراه با تجزیه و تحلیل همبستگی خاکستری برای بهبود پارامترهای فرآیند آماده سازی روکش لیزری پوشش W2Mo1Cr313V55 استفاده کرد و دریافت که میزان همپوشانی بیشترین تأثیر را بر صافی سطح پوشش دارد و قدرت لیزر بیشترین تأثیر را بر روی پوشش دارد. راندمان روکش فلزی، و خطای بین مقدار پیش‌بینی‌شده و نتیجه تجربی در 0.153٪ کنترل شد. یو و همکاران از روش همبستگی خاکستری تاگوچی برای بهینه سازی پارامترهای روکش لیزری FeXNUMX بر روی بستر فولادی SXNUMXC استفاده کرد. نتایج نشان داد که مقدار همبستگی خاکستری به میزان XNUMX افزایش یافت و لایه روکش بهینه به طور قابل توجهی از نظر مورفولوژی و ریزساختار بهتر از سایر پوشش‌ها بود. مشاهده می شود که روش طراحی تاگوچی می تواند به سرعت و با دقت پارامترهای پاسخ تک هدف را با تعداد کمی آزمایش بهینه کند. برای مسائل بهینه سازی چند هدفه، همراه با همبستگی خاکستری برای تجزیه و تحلیل جامع، اهمیت رابطه بین عوامل را می توان به طور موثر تعیین کرد.

از سوی دیگر، سرم های مبتنی بر Mo2FeB2 از آلیاژهای ارزان قیمت پایه آهن به عنوان فازهای پیوند استفاده می کنند. به دلیل سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و خوردگی عالی و مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون در دمای بالا، به طور گسترده در زمینه پوشش های با کارایی بالا استفاده می شود. در حال حاضر مطالعات کمی در مورد تهیه پوشش های Mo2FeB2 توسط روکش لیزری انجام شده است.

بر این اساس، این مطالعه در نظر دارد با روکش لیزری پوشش Mo2FeB2 روی سطح فولاد 45، روش تاگوچی را برای طراحی آزمایش متعامد، انجام نسبت سیگنال به نویز و تحلیل واریانس بر روی داده‌های تجربی و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند با ترکیب تحلیل همبستگی خاکستری انجام دهد. روش، بهترین ترکیب پارامتر فرآیند را انتخاب می کند، مقادیر پیش بینی شده را با مقادیر تجربی مقایسه می کند، مشخص می کند ریزساختار و ترکیب پوشش تهیه شده، قابلیت اطمینان روش همبستگی تاگوچی-خاکستری را تأیید می کند تا مرجعی برای افزایش عمر مفید فولاد 45 و گسترش کاربرد بوریدهای سه تایی در زمینه صنعتی باشد.

1 آزمایش کنید
مواد 1.1
در این مقاله از 45 میله توخالی گرد فولادی به قطر 200 میلی متر و ضخامت دیواره 8 میلی متر به عنوان بستر استفاده شده است. قبل از آزمایش، سطح بستر با کاغذ سنباده صیقل داده می شود و با الکل تمیز می شود تا ناخالصی ها حذف شود تا کیفیت سطح آن بهبود یابد. پودر روکش Mo2FeB2 است که با روش اتمیزه کردن گاز القایی خلاء تهیه می شود و ذرات با اندازه ذرات 48 تا 106 میکرومتر با الک کردن پودر به دست می آیند. جدول 1 ترکیب شیمیایی مواد بستر و پودر را نشان می دهد.

پس از روکش، نمونه عمود بر جهت روبش با اندازه 45 mm×15 mm×8 mm برش داده شد. پس از سنگ زنی و پرداخت، لایه روکش و بستر به ترتیب با محلول اچ K3[Fe(CN)6]4+NaOH+H2O (نسبت حجمی 1:1:10) و الکل اسید نیتریک کسر حجمی 4% اچ شدند. به مدت 10 ثانیه، و سپس با الکل تمیز کرده و برای استفاده خشک کنید.

1.2 تجهیزات آزمایشی و روش توصیف

تجهیزات آزمایشی LYH3050L ابزار روکش لیزری فوق‌العاده پرسرعت است، گاز محافظ آرگون است، سرعت جریان 10 لیتر در دقیقه است، روش تغذیه پودر همزمان اتخاذ شده است، و نقطه پرتو لیزر یک نقطه مستطیل شکل 1 میلی‌متری است. × 20 میلی متر.

مورفولوژی مقطعی پوشش با استفاده از میکروسکوپ نوری ZEISS Axio Plan2 (OM) مشاهده شد. ترکیب فاز پوشش با استفاده از پراش سنج اشعه ایکس X-Pert MPD (XRD) مجهز به هدف Cu، به ترتیب با ولتاژ و جریان 40 کیلو ولت و 20 میلی آمپر شناسایی شد. ریزساختار پوشش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی Nova 400 (SEM) مشاهده شد و ترکیب عنصری لایه روکش با استفاده از یک طیف‌سنج پراکنده انرژی INCA IE 350 PentaFET X-3 (EDS) تجزیه و تحلیل شد. ریزسختی نواحی مختلف از پوشش تا زیرلایه با استفاده از دستگاه ریزسختی سنج HX-500، با بار 500 گرم و زمان نگهداری 10 ثانیه اندازه گیری شد. نتیجه سختی میانگین اندازه گیری های متعدد بود.

1.3 روش طراحی تاگوچی

سرعت چرخش در پارامترهای فرآیند اولیه را با سرعت اسکن جایگزین کنید و رابطه بین این دو در فرمول (1) نشان داده شده است: فرمول را در شکل ببینید.
جایی که: B سرعت اسکن، mm/s است. R سرعت چرخش، r/h است، سرعت چرخش روی 62، 78، 93 r/h تنظیم شده است و سرعت اسکن مربوطه 10.8، 13.6، 16.2 میلی متر بر ثانیه است. در طراحی تاگوچی، تعامل بین پارامترها در نظر گرفته نمی شود. سطوح هر عامل در جدول 2 به تفصیل آمده است. شکل 1 نواحی مختلف سطح مقطع لایه روکش را نشان می دهد، از جمله لایه روکش (CZ)، حوضچه مذاب (MZ)، منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و بستر (SZ). عرض لایه روکش به صورت W، ارتفاع لایه روکش H و عمق حوضچه مذاب h است. نرخ رقت η با فرمول (2) قابل محاسبه است: فرمول را در شکل ببینید.

جایی که: A1 نمایانگر ناحیه لایه روکش، A2 ناحیه حوضچه مذاب و واحد mm2 است. در کاربردهای صنعتی، کنترل معقول نرخ رقت بسیار مهم است. اگر مقدار بیش از حد بزرگ باشد، ممکن است باعث ترک خوردگی و تغییر شکل پوشش شود و اگر خیلی کوچک باشد، ممکن است باعث اتصال متالورژیکی ضعیف بین پوشش و بستر شود.

2 نتایج و بحث
2.1 تجزیه و تحلیل مورفولوژی پوشش
شکل 2 مورفولوژی ماکروسکوپی لایه روکش را نشان می دهد که توسط 9 گروه از پارامترهای مختلف فرآیند بدست آمده است. مشاهده می شود که سطح لایه روکش به طور کلی صاف و پیوسته با درخشندگی فلزی بوده و هیچ گونه چسبندگی پودری ذوب نشده یا ترک های ماکرو مشاهده نمی شود که نشان از کیفیت نسبتاً خوب آن دارد. مورفولوژی میکروسکوپی هر لایه مقطع در شکل 3 نشان داده شده است. داده های اندازه گیری نشان می دهد که حداکثر ارتفاع پوشش می تواند به 1.047 میلی متر (نمونه شماره 7) و حداقل 0.412 میلی متر (نمونه شماره 3) برسد. ریزساختار نشان می دهد که ذرات فاز سخت با اندازه بزرگ به طور مساوی توزیع شده اند و هیچ نقص آشکاری مانند ترک و منافذ یافت نمی شود. علاوه بر این، مرز بین بستر و حوضچه مذاب واضح است، که نشان می دهد فرآیند روکش کاری نسبتاً پایدار است.

2.2 تجزیه و تحلیل نسبت سیگنال به نویز پاسخ
نسبت سیگنال به نویز (SNR) یک شاخص مهم برای اندازه گیری استحکام فرآیند است. برای ارزیابی پایداری هر پاسخ و کمی کردن درجه نزدیکی هر پاسخ به مقدار ایده آل آن استفاده می شود. با توجه به هدف تحقیق، می توان آن را به ویژگی های بلند مدت (LTB) و ویژگی های کوتاه مدت (STB) تقسیم کرد. برای سرعت رقت، مقدار کوچکتر ایده آل تر است و STB مناسب است. برای ریزسختی، مقدار بالاتر بهتر است، بنابراین LTB برای محاسبه نسبت سیگنال به نویز، همانطور که در فرمول (3) نشان داده شده است، استفاده می شود. نتایج تبدیل شده در جدول 3 نشان داده شده است.
کجا: S/N نسبت سیگنال به نویز است. n تعداد کل آزمایش ها است که n = 9 است. yi نشان دهنده مقدار آزمایشی گروه i در یک هدف خاص است.

2.3 تجزیه و تحلیل واریانس نسبت سیگنال به نویز پاسخ
تجزیه و تحلیل واریانس بر روی نرخ رقت و نسبت سیگنال به نویز میکروسختی انجام شد و فاصله اطمینان 95٪ تنظیم شد. نتایج در جدول 4 نشان داده شده است. طبق جدول توزیع F، F0.05 (2, 2) = 19; F0.01 (2، 2) = 99. در مقایسه، نسبت سیگنال به نویز نرخ رقت FB＞F0.01（2,2،0.05）، F2,2（0.01،2,2）＜FC＜FA＜F0.01 است. 2,2 (0.05،2,2)، نشان می دهد که B تأثیر قابل توجهی بر سرعت رقت دارد، A و C اثرات قابل توجهی دارند و تفاوت زیاد نیست، و درجه تأثیر به شرح زیر رتبه بندی می شود: سرعت اسکن، قدرت لیزر، نرخ تغذیه پودر. برای نسبت ریزسختی سیگنال به نویز، FC＞F0.01（2,2،XNUMX）، FXNUMX（XNUMX،XNUMX）＜FB＜FA＜FXNUMX（XNUMX،XNUMX）، یعنی C یک مقدار قابل توجه دارد. اثر بر ریزسختی، A و B اثرات قابل توجهی دارند و درجه تأثیر به صورت زیر رتبه بندی می شود: تغذیه پودر نرخ (قدرت لیزر) سرعت اسکن.

شکل 4 نمودارهای اثر اصلی نرخ رقت و نسبت سیگنال به نویز میکروسختی را نشان می دهد. مشاهده می شود که برای سرعت رقت، با افزایش توان لیزر، ابتدا رقت کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد. این به این دلیل است که در مرحله اولیه، بستر به طور مداوم انرژی را جذب می کند، سطح حوضچه مذاب افزایش می یابد و سرعت رقت افزایش می یابد. هنگامی که قدرت تا حد معینی افزایش می یابد، منطقه حوض مذاب پایدار است و سطح پوشش همچنان افزایش می یابد و در نتیجه سرعت رقت کاهش می یابد. با افزایش سرعت اسکن، ابتدا رقت کاهش و سپس افزایش می یابد. این به این دلیل است که در سرعت اسکن کمتر، انرژی ورودی در واحد زمان کاهش می‌یابد و سطح پوشش بیشتر از حوضچه مذاب کاهش می‌یابد و در نتیجه نرخ رقت کاهش می‌یابد. هنگامی که سرعت اسکن خیلی زیاد است، سطح حوضچه مذاب بیشتر از پوشش کاهش می یابد و نرخ رقت افزایش می یابد. با افزایش نرخ تغذیه پودر، نرخ رقت همچنان کاهش می یابد. این به این دلیل است که با افزایش عرضه پودر، انرژی جذب شده افزایش می‌یابد، ناحیه پوشش منبسط می‌شود و اثر محافظ روی لیزر افزایش می‌یابد، سطح حوض مذاب کاهش می‌یابد و سرعت رقت کاهش می‌یابد.

برای ریزسختی، ریزسختی تا حد زیادی تحت تأثیر توان لیزر است. هنگامی که قدرت کم است، دانه ها به طور کامل رشد می کنند و سختی افزایش می یابد. قدرت بیش از حد باعث تبخیر عناصر آلیاژی و رشد بیش از حد دانه ها و در نتیجه کاهش سختی می شود. افزایش سرعت اسکن منجر به تشکیل ناکافی فازهای سخت و در نتیجه کاهش چگالی و سختی پوشش می شود. نرخ تغذیه پودر بالا به تشکیل محلول های جامد ریزتر و فازهای سخت کمک می کند و در نتیجه ریزسختی پوشش را بهبود می بخشد.

2.4 تجزیه و تحلیل همبستگی خاکستری
ابتدا نتایج نسبت سیگنال به نویز در محدوده بین 0 و 1 نرمال شده و با فرمول (4) محاسبه می شود: فرمول را در شکل ببینید.

جایی که: Xi مقدار نرمال شده نسبت سیگنال به نویز گروه i در یک هدف خاص است، Yi نسبت سیگنال به نویز اصلی است. min(Yi) و max(Yi) به ترتیب حداقل و حداکثر مقادیر نسبت سیگنال به نویز در هدف هستند.
طبق فرمول (5) ضریب همبستگی خاکستری (GRC) برای اندازه گیری درجه نزدیکی هر گروه از پارامترها به وضعیت ایده آل (مقدار مرجع) محاسبه می شود، یعنی: فرمول را در شکل ببینید.
جایی که: ξi ضریب همبستگی خاکستری گروه i در یک هدف خاص است. xi0 مقدار مرجع است که 1 است. ξ ضریب تمایز است که 0.5 است.
در نهایت ξi به فرمول (5) برای محاسبه درجه همبستگی خاکستری (GRG) برای تعیین بهترین ترکیب پارامتر فرآیند جایگزین می شود و دو هدف پاسخ دارای وزن یکسانی هستند، یعنی: فرمول (6) را در شکل ببینید.
جایی که: γi(k) درجه همبستگی خاکستری گروه i است. m عدد هدف است و m = 2 در این مطالعه.

با توجه به نتایج تجزیه و تحلیل همبستگی خاکستری در جدول 5، ترکیب پارامتر فرآیند بهینه A1B2C3 است: توان لیزر 5500 وات، سرعت اسکن 13.6 میلی‌متر بر ثانیه، نرخ تغذیه پودر 15 گرم در ثانیه (نمونه شماره 5) که بالاترین خاکستری را نشان داد. همبستگی نسبت سیگنال به نویز (S/N)γ در آزمایش، عملکرد جامع عالی را نشان می‌دهد.

نتایج تحلیل واریانس نسبت سیگنال به نویز همبستگی خاکستری در جدول 6 نشان داده شده است. از جدول 6 می توان دریافت که تأثیر عوامل A، B، و C همگی بسیار معنی دار هستند و درجه تأثیر آن نیز می باشد. رتبه بندی به شرح زیر است: سرعت اسکن> نرخ تغذیه پودر> قدرت لیزر. تجزیه و تحلیل بیشتر از میانگین نسبت سیگنال به نویز GRG در جدول 7 می تواند تعیین کند که ترکیب پارامترهای فرآیند بهینه A1B2C3 با توجه به سطح حداکثر متوسط ​​نسبت سیگنال به نویز GRG در هر عامل: توان لیزر 5000 وات، اسکن است. سرعت 13.6 میلی متر بر ثانیه، سرعت تغذیه پودر 15 گرم در ثانیه.

2.5 تأیید و پیش بینی

فرمول پیش‌بینی بهینه‌سازی چند هدفه عبارت است از: فرمول (7) را در شکل ببینید.

جایی که: γp مقدار پیش‌بینی‌شده GRG است. γm مقدار متوسط ​​GRG است. γj مقدار متوسط ​​GRG در سطح انتخاب شده پارامتر فرآیند j است. N تعداد کل پارامترهای فرآیند است که در آن N = 3 است.

از مقایسه نتایج آزمایش تأیید و نتایج بهینه متعامد در جدول 8، می توان دریافت که در مقایسه با نتایج آزمایشی متعامد، پس از بهینه سازی پارامتر، نرخ رقت 1.2 درصد کاهش و ریزسختی 7.05 درصد افزایش یافت. مشاهده می شود که هر دو هدف پاسخ بهبود یافته اند. تنها تجزیه و تحلیل یک مرحله‌ای نشان می‌دهد که خطای بین درجه همبستگی خاکستری به‌دست‌آمده در آزمایش تأیید و مقدار پیش‌بینی‌شده تنها 2.48 درصد است که نشان می‌دهد بهینه‌سازی تحلیل همبستگی خاکستری چند هدفه دارای توانایی کنترل پیش‌بینی قوی است و قابلیت اطمینان آن نیز وجود دارد. تایید شده است که با نتایج گزارش شده در ادبیات مطابقت دارد [16].

2.6 تجزیه و تحلیل فاز پوشش

شکل 5 طیف XRD نمونه تایید و نمونه شماره 5 تهیه شده بر اساس پارامترهای فرآیند بهینه شده را نشان می دهد. همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، در مقابل، دو پوشش دارای محتوای بالاتری از فاز Mo2FeB2 با شدت پیک های مختلف هستند، علاوه بر فازهای سخت MoFe2B4، Mo2FeB4، Mo2Fe13B5، کاربیدهای Cr3C2، Cr7C3، Fe2C، Fe7C3، باینری بوریدها، Fe2C5، و دوتایی C2r. جامد Fe-Cr، Fe-Ni راه حل ها در حوضچه مذاب به دلیل میل ترکیبی قوی بین عناصر کروم و ب، فازهای Cr5B و Cr3B3 به راحتی تشکیل می شوند. کاربیدهای Cr2C7 و Cr3CXNUMX را می توان در محل سنتز کرد و واکنش سنتز با افزایش دما شدیدتر می شود. تشکیل این فازهای سخت و کاربیدها به طور قابل توجهی عملکرد پوشش را افزایش می دهد و این افزایش عمدتاً از طریق مکانیسم تقویت فاز دوم حاصل می شود.

2.7 تجزیه و تحلیل ریزساختار پوشش

ریزساختارهای معمولی و نتایج آنالیز ترکیب EDS دو پوشش به ترتیب در شکل 6 و جدول 9 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، ساختار پوشش به خاکستری، سفید روشن، روشن و تیره تقسیم شده است و استخوان ماهی، پر، قطعات کوچک و دیگر ساختارهای نامنظم و همچنین تجمع ذرات فاز سخت را می توان مشاهده کرد. تحت تابش لیزر، پودر Mo2FeB2 تجزیه می شود و برخی از عناصر ذوب شده توسط گرما روی سطح بستر به داخل پوشش پخش می شوند و پس از انجماد سریع، فازهای سختی به اشکال مختلف تشکیل می دهند.

حوض مذاب سیالیت دارد. از آنجایی که کشش سطحی در لبه پوشش بیشتر از داخل آن است، داخل در طی فرآیند روکش کاری به لبه منبسط می شود و همرفت مارانگونی را تشکیل می دهد. این سیالیت باعث می شود که سازه به طور منظم در جهت همرفت و اتلاف گرما رشد کند. فاصله بین پودرهای بزرگتر در طول فرآیند ذوب افزایش می یابد و در نتیجه تجمع ذرات ایجاد می شود.

در نمونه های تهیه شده بر اساس پارامترهای فرآیند بهینه، ساختارهای استخوان ماهی و پر از نمونه 5 بیشتر است. این ممکن است به این دلیل باشد که قدرت لیزر بالاتر اثر همرفتی را افزایش می دهد، واکنش عناصر بیشتری را برای تشکیل فازهای سخت افزایش می دهد و همچنین چگالی را بهبود می بخشد. از پوشش. اندازه ذرات آگلومره کوچکتر از نمونه 5 است که مربوط به گرادیان دما بیشتر است. این شرایط سرعت هسته زایی دانه ها را افزایش می دهد و دانه ها را تصفیه می کند.

با ترکیب جدول 9 و شکل 5، می توان دریافت که میزان آهن در ساختار تاریک (1، 5) بیشتر از عنصر Mo است و حاوی عناصر C و Cr است. استنباط می شود که ساختار Mo2FeB2، MoFe2B4، Mo2Fe13B5، Cr3C2، Cr7C3، Fe2C، Fe7C3 و سایر فازها است. محتوای Fe و Mo در ساختار تاریک روشن (2، 6) مشابه است و عنصر کروم بالاتر است. استنباط می شود که ساختار فاز Mo2FeB2 CrB، Cr2B، Cr5B3 است. عنصر Mo در ساختار سفید روشن (3، 7) بالاتر از عنصر Fe است، و ساختار به عنوان فاز Mo2FeB2، MoB2، Mo2B5 استنباط می شود. عنصر Mo در ساختار خاکستری (4، 8) بسیار کم است و مقدار کمی از عناصر Ni و Cr وجود دارد. استنباط می شود که ساختار محلول جامد Fe-N، Fe-Cr و فازهای FeNi3، Fe3B، FeB و سایر فازها است.

2.8 تجزیه و تحلیل میکروسختی

شکل 7 تغییرات میکروسختی دو نمونه را در سطح مشترک بین بستر و پوشش نشان می دهد. همانطور که از شکل 7 مشاهده می شود، ریزسختی کلی مشخصه افزایش تدریجی از بستر به ناحیه متاثر از حرارت و پوشش را نشان می دهد و هیچ تغییر غیرعادی در مقدار سختی مشاهده نمی شود. این به این دلیل است که وجود فازهای سخت مانند Mo2FeB2، Cr3C2، Cr7C3 و محلول های جامد Fe-Cr و Fe-Ni در پوشش به طور قابل توجهی سختی پوشش را بهبود می بخشد. علاوه بر این، ویژگی های گرمایش و سرمایش سریع روکش لیزری به پالایش دانه کمک می کند و در نتیجه سختی را افزایش می دهد. در منطقه متاثر از گرما، به دلیل انتشار و واکنش بین عناصر برای تشکیل محلول های جامد، این محلول های جامد به طور مساوی در ساختار توزیع می شوند و در تقویت محلول جامد نقش دارند و سختی ناحیه متاثر از حرارت را بالاتر از آن می کنند. از بستر.

ریزسختی HV0.5 نمونه تأیید و زیرلایه نمونه شماره 5 به ترتیب 281.79 و 273.36 است و سختی پوشش تقریباً 4.3 و 4.1 برابر زیرلایه است. این نشان می دهد که پوشش های هر دو نمونه به طور موثر سختی زیرلایه را بهبود می بخشد و اثر تقویتی نمونه تأیید بیشتر است. این ممکن است به دلیل گرادیان دما بیشتر در پوشش نمونه تأیید باشد که فازهای سخت با توزیع یکنواخت تری را تشکیل می دهد. در مقابل، اندازه ذرات آگلومره در نمونه شماره 5 نسبتا بزرگتر است و در نتیجه سختی کمی کمتر می شود.

نتیجه

1) بر اساس نسبت سیگنال به نویز پاسخ و تجزیه و تحلیل واریانس، عوامل موثر بر نرخ رقت به ترتیب اهمیت رتبه بندی می شوند: سرعت اسکن > توان لیزر > نرخ تغذیه پودر. در حالی که ترتیب تأثیر بر ریزسختی عبارت است از: نرخ تغذیه پودر > توان لیزر > سرعت اسکن.

2) پس از بهینه سازی بیشتر توسط تجزیه و تحلیل همبستگی خاکستری، بهترین ترکیب پارامتر فرآیند، توان لیزر 5 وات، سرعت اسکن 000 میلی متر بر ثانیه، نرخ تغذیه پودر 13.6 گرم در ثانیه است. تحت این تنظیم پارامتر، نرخ رقت نمونه تأیید 15٪ است و ریزسختی به 12.3 1HV211.6 می رسد. در مقابل، پارامترهای فرآیند بهینه آزمایش متعامد به عنوان توان لیزر 0.5 وات، سرعت اسکن 5500 میلی‌متر بر ثانیه و نرخ تغذیه پودر 13.6 گرم در ثانیه تنظیم شده‌اند. تحت این پارامترها، نرخ رقت نمونه 15٪ و میکروسختی پوشش 13.5HV1131.85 است. در مقایسه، ریزسختی نمونه تأیید 0.5٪ افزایش یافت و نرخ رقت 7.05 درصد کاهش یافت، که نشان می دهد هر دو هدف پاسخ بهبود یافته اند. علاوه بر این، خطای همبستگی خاکستری بین آزمایش تأیید و مقدار پیش‌بینی‌شده تنها 1.2 درصد است که امکان‌سنجی روش بهینه‌سازی چند هدفه بر اساس تحلیل همبستگی خاکستری را تأیید می‌کند.

3) لایه روکش بهینه شده در ریزساختار و ریزسختی بهتر عمل می کند و به طور قابل توجهی سختی بستر را بهبود می بخشد که قابلیت اطمینان روش همبستگی تاگوچی-خاکستری را تأیید می کند.