تحلیل تجربی - آماری برای روکش‌کاری لیزری پودر NiCoCrAlY روی سوپرآلیاژ پایه نیکل CMSX-4 با روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشکاهی مواد و فناوری ساخت دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت دانشگاه صنعتی مالک اشتر

10.22076/me.2024.2008171.1385

چکیده

این تحقیق تاثیر پارامترهای فرایند روکش‌کاری تک لایه لیزری شامل توان لیزر، سرعت روبش و نرخ تغذیه پودر بر ویژگی‌های هندسی تک لایه (عرض، ارتفاع، عمق نفوذ و آمیختگی) را توسط مدل های ریاضی و تجربی بررسی می کند. پودر مورد استفاده NiCoCrAlY است که بر روی زیرلایه ای از سوپرآلیاژ پایه نیکل CMSX-4 توسط فرایند روکش‌کاری لیزری بررسی شد. به‌منظور بهینه‌سازی پارامترها و کاهش صرف زمان در تکرار فرایند، مدل‌سازی آماری-تجربی هندسه و ریزساختار انجمادی تک‌پاس با استفاده از روش سطح پاسخ و آنالیز رگرسیون خطی انجام شد. مدل‌سازی آماری نشان‌داد که رابطه‌ای خطی بین مشخصات هندسی روکش تک‌پاس و پارامترهای اصلی فرایند وجود دارد. مقدار ضریب هماهنگی برای تمامی معادلات به‌دست آمده بیش از 0.9 حاصل شد. نتایج مدل‌سازی نشان داد که توان لیزر بر تمام ویژگی‌های هندسی تأثیر مستقیم دارد، درحالی‌که نرخ تغذیه پودر تأثیر مستقیمی بر ضخامت روکش و اثر معکوس بر مقدار عرض و عمق نفوذ لایه روکش دارد. سرعت روبش نیز تأثیر معکوس بر مقدار عرض، عمق و ارتفاع لایه تک‌پاس دارد. پارامترهای بهینه فرآیند به‌دست‌آمده از روش سطح پاسخ (RSM) عبارت از توان لیزر 850 وات، سرعت روبش 15 میلی‌متر بر ثانیه و نرخ تغذیه پودر 4 گرم در دقیقه می باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental-statistical analysis for laser coating of NiCoCrAlY powder on CMSX-4 nickel base superalloy by response surface method

نویسندگان [English]

  • Alireza Mirak 1
  • dariush biranbandi 2
  • Reza Shoja razavi 3
  • mohamadreza Borhani 3
  • Hamed Naderi samani 3
1 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran
2 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran
3 faculty of materials and manufacturing technologies malek Ashtar university of technology
چکیده [English]

This research examines the effect of laser single layer coating process parameters including laser power, scanning speed and powder feeding rate on the geometrical characteristics of the layer (width, height, depth of penetration and fusion) by mathematical and experimental models. The powder used is NiCoCrAlY, which is coated on a substrate of nickel base CMSX-4 superalloy by laser coating process. In order to optimize the parameters and reduce the time spent in repeating the process , Statistical-experimental modeling of single-pass freezing geometry and microstructure was done using response surface method and linear regression analysis. The results showed that the predicted values correspond to the measured values. This review confirms the effectiveness of the models obtained from the regression analysis. Finally, the relationship between the main process parameters and geometrical characteristics were studied. Statistical modeling showed that there is a linear relationship between the geometrical characteristics of single-pass coating and the main parameters of the process. The correlation coefficient for all obtained equations was more than 0.9. The modeling results showed that the laser power has a direct effect on all the geometric features, While the powder feeding rate only affects the thickness and has a negative effect on the width and depth of penetration of the coating layer, The scanning speed has a negative effect .The optimal parameters of the process obtained from the response surface method are the laser power of 850 W, the scanning speed of 15 mm/s and the powder feeding rate of 4 g/min.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser cladding
  • CMSX-4
  • geometrical characteristics
  • response surface method
  • regression analysis

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 04 بهمن 1402
  • تاریخ دریافت: 19 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری: 29 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1402