مدل‌سازي‌ تجربي فرآيند سخت‌كاري سطحي ليزري فولاد AISI410 به كمك روش رويه پاسخ

Experimental modeling of laser surface hardening process of AISI 410 by Response Surface Methodology

سخت كاري سطحي ‌ليزري، يكي از تكنولوژيهاي نوين مي‌باشد كه ‌براي ‌بهبود سطح فلزات به منظور اصلاح خواص ‌تريبولوژيكي ‌سطح‌ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين ‌مقاله بررسي قابليت ‌‌سخت كاري ‌سطحي ليزري فولاد ضد زنگ مارتنزيتي 410 با استفاده ‌از ليزر ديودي توان بالاي پيوسته با حداكثر توان 1600 وات پرداخته‌ مي‌شود. توان ليزري، سرعت‌ روبش ‌و موقعيت فاصله ‌كانوني پارامترهاي متغير در اين تحقيق مي‌باشند. تاثير پارامترهاي فرآيند روي ‌عمق ‌و پهناي لايه ‌سخت شده و ميكرو سختي ‌در منطقه مورد تاثير ليزر مورد تحقيق ‌قرار گرفته ‌است. نتايج نشان ‌مي‌دهد كه با افزايش توان ‌ليزر و كاهش ‌سرعت ‌روبش، ميزان سختي و عمق ‌بيشتر سختي حاصل ‌مي‌گردد. همچنين دستاوردها حاكي ‌از آن است كه با كاهش موقعيت‌ فاصله كانوني، عمق سختي ‌بيشتر و پهناي ‌سختي كمتر بدست‌ مي‌آيد. ‌مدل‌سازي‌ متغيرهاي كنترل‌پذير (توان ليزر، سرعت روبشي و موقعيت فاصله كانوني) با روش رويه پاسخ به ‌منظور مطالعه تأثير پارامترهاي ورودي فرآيند بر چگونگي تغيير پاسخ‌ها، و تجزيه ‌و ‌تحليل جداول ANOVA، ارائه معادلات رگرسيون پارامترهاي خروجي، تحليل نمودارهاي رويه ‌پاسخ، نمودارهاي تعامل ‌اثر پارامترهاي ورودي، مورد بررسي قرارگرفت.نتايج نشان مي‌دهد كه در روش مدل‌سازي رو يه پاسخ (RSM) تاثير پارامتر توان‌ ليزري در نتايج بيشينه‌ سختي ، عمق و پهناي ‌سختي،‌ بيشتر از پارامترهاي موقعيت ‌فاصله كانوني و سرعت‌ روبشي مي‌باشد. همچنين با توجه به درصد پوشش‌دهي پارامترها ‌توسط معادله رگرسيون بدست آمده روش رو يه پاسخ (RSM) مدلي مناسب براي بررسي اثرات پارامترهاي فرآيند سخت‌كاري سطحي با ليزر ديودي مي‌باشد.

Laser surface hardening is one of the modern technology used to improve the surface of materials in order to modification of tribological properties. This paper investigate the ability of laser surface hardening of AISI 410 martensitic stainless steel using a continuous high power diode laser with a maximum power of 1600w. Laser power, scanning speed and focal plane position are variable parameters in this research. The effect of the process parameters on the hardness, depth and width of the hardened layer has been investigated. The results show that with increasing laser power and reducing the scanning speed, higher hardness and hardening depth are obtained. Results also reveal that width of hardened layer increases by increasing in focal plane position and reduction the laser power. Modeling of controllable variables (laser power, scanning speed and focal plane position) by Response Surface Methodology method to study the effect of process input parameters on how to change responses, and analysis of ANOVA tables, providing regression equation for output parameters, analysis The Surface Plots, Interaction Plots of the input parameters, were investigated. The results show that in RSM modeling method, the effect of laser power parameter on the results of maximum hardness, depth and width of hardness is more than the parameters of the focal plane position and scanning speed. Due to percentage of coverage of the parameters by the regression equations the RSM method is a suitable model for investigating the effects of the surface hardening process by diode laser.