本文關(guān)鍵詞：A36鋼表面激光熔覆625鎳基合金熱場的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了優(yōu)化激光熱絲熔覆的工藝,提高熔覆成型質(zhì)量,本文建立了A36鋼表面激光熔覆625鎳基合金絲材的傳熱過程瞬態(tài)數(shù)值模型,并對激光熱絲熔覆溫度場分布進(jìn)行了研究。在一定邊界條件下,對控制方程進(jìn)行了離散,用FORTRAN語言編制了相關(guān)的模擬程序。針對激光熱絲熔覆比激光送粉熔覆熔深大的特點(diǎn),選擇高斯面熱源和半球形體熱源形成的組合熱源作為熱源模型,確定了高斯熱源和半球形體熱源的最佳比例。通過數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相對照的方法確定了適合激光熱絲熔覆的激光斑點(diǎn)半徑。從靜力學(xué)方法出發(fā),建立了熔覆層二維幾何形狀的偏微分方程,利用四階龍格—庫塔方法求解熔覆層二維幾何形狀的表達(dá)式。比較空氣層選取不同熱導(dǎo)率的熱場變化,分析得到了最適合激光熱絲熔覆中空氣單元的熱導(dǎo)率。將獲得的激光熱源模型、激光光斑半徑以及空氣熱導(dǎo)率輸入進(jìn)所建立的數(shù)值模型中,利用編制的熱場計(jì)算程序,對不同工藝參數(shù)(激光功率和掃描速度)條件下溫度場和熔池形狀的瞬態(tài)變化情況進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明,隨著激光功率的增加,熔池的熔深和熔寬同時(shí)增加,熔池體積擴(kuò)大;隨著掃描速度的增大,熔池體積縮小,但熔深和熔寬變化不大。隨著激光功率的增加,熔池內(nèi)最高溫度升高,隨著掃描速度的增加,熔覆層最高溫度下降。本文的研究工作能夠?yàn)榧す鉄峤z熔覆工業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：激光熱絲熔覆 熔池 熔覆層二維幾何形狀 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-21
• 1.1 激光熔覆技術(shù)概論8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展9-19
• 1.2.1 激光送粉熔覆和激光送絲熔覆的研究進(jìn)展9-11
• 1.2.2 激光送絲熔覆數(shù)值模擬的研究進(jìn)展11-12
• 1.2.3 熔覆層數(shù)值模型12-13
• 1.2.4 激光熔覆熱源的研究進(jìn)展13-17
• 1.2.5 數(shù)值方法17-18
• 1.2.6 數(shù)值計(jì)算軟件發(fā)展概況18-19
• 1.2.7 存在的問題19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 2 激光熱絲熔覆的數(shù)學(xué)模型21-28
• 2.1 激光熱絲熔覆模型的數(shù)學(xué)描述21-24
• 2.1.1 熱場控制方程22-23
• 2.1.2 控制方程組的定解條件23-24
• 2.2 熔覆層橫斷面二維幾何形狀24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 數(shù)值模擬的方法和程序設(shè)計(jì)28-39
• 3.1 求解的算法28
• 3.2 離散方程的建立28-33
• 3.2.1 網(wǎng)格劃分28-29
• 3.2.2 時(shí)間步長的選取29
• 3.2.3 控制方程的離散過程29-30
• 3.2.4 離散控制方程30-32
• 3.2.5 邊界條件離散化32-33
• 3.3 計(jì)算流程和程序設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.1 主程序33-35
• 3.3.2 熔池溫度場子程序35
• 3.3.3 其他子程序35
• 3.3.4 程序適用性35-36
• 3.3.5 程序運(yùn)行環(huán)境36
• 3.4 試件材料特性和試驗(yàn)說明36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 數(shù)值模擬結(jié)果及討論39-49
• 4.1 選擇合適的熱源39-40
• 4.1.1 熱源模型的確定39
• 4.1.2 激光光斑半徑的選擇39-40
• 4.2 激光熔覆的熔覆層預(yù)測和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-44
• 4.2.1 熔覆層幾何形狀預(yù)測結(jié)果40-43
• 4.2.2 數(shù)值模擬中熔覆層幾何形狀的處理43-44
• 4.3 空氣導(dǎo)熱率對熱場的作用分析44-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 5 激光熔覆工藝參數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果的影響49-82
• 5.1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49
• 5.2 激光功率對激光熔覆傳熱過程的影響49-68
• 5.2.1 激光功率對熔池溫度場的影響50-64
• 5.2.2 激光功率對激光熔覆的熔池形狀的影響64-68
• 5.3 激光掃描速度對激光熔覆傳熱過程的影響68-80
• 5.3.1 激光掃描速度對熔池溫度場的影響69-77
• 5.3.2 激光掃描速率對熔池形狀的影響77-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 6 結(jié)論及展望82-84
• 6.1 結(jié)論82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表（錄用）的論文89-90

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