回字形扫描路径下高速激光熔覆数值模拟及实验研究

高速激光熔覆过程中的温度变化和扫描路径位置变换均对涂层组织与性能有较大影响。利用高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面以回字形扫描路径制备了铁基TY-1涂层，对比分析了同一参数下回字形路径上的温度变化对涂层组织和性能的影响。利用ANSYS Workbench有限元分析软件模拟了高速激光熔覆过程，获得了回字形路径上不同位置处涂层的温度场分布规律，并通过微观组织和性能分析实验进一步分析了温度变化对涂层组织和性能的影响。结果表明：回字形扫描路径下由中心点向外的熔池最高温度分别为1890、1955、1998℃；不同位置处的涂层间温度相互影响，相较于回字形内部（距中心点1～19 mm）和中部（距中心点19～34 mm）处的涂层，外部（距中心点34～46 mm）涂层熔覆完成后在空气中冷却，没有后续熔覆道次对其施加温度上的影响，冷却速率相对较快，因而晶粒组织分布均匀，硬度和耐蚀性均较高。