發(fā)布時(shí)間：2021-03-10 11:42

　　在新型動(dòng)力高強(qiáng)化、高緊湊的發(fā)展趨勢(shì)下,與氣缸蓋整體成型氣門座采用的RuT300蠕墨鑄鐵材料無(wú)法滿足其使用工況下的可靠性需求,需采用激光表面改性工藝處理材料表面。通過(guò)建立有限元仿真數(shù)學(xué)物理模型,分析激光參數(shù)、激光光束變換、激光光束離散等對(duì)蠕墨鑄鐵激光表面改性熱力耦合仿真的影響規(guī)律;通過(guò)開(kāi)展蠕墨鑄鐵激光表面改性實(shí)驗(yàn)研究,分析材料改性后的微觀特性和顯微硬度,以及激光參數(shù)對(duì)材料組織演變和改性缺陷的影響規(guī)律,為蠕墨鑄鐵激光表面改性工藝在新型動(dòng)力上的應(yīng)用提供支撐,研究?jī)?nèi)容如下:（1）針對(duì)蠕墨鑄鐵激光相變硬化工藝進(jìn)行仿真研究。激光能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面的快速加熱和冷卻,硬化層形貌呈月牙形;激光加載區(qū)域的瞬態(tài)應(yīng)力為壓應(yīng)力,殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力,氣門座的環(huán)向殘余拉應(yīng)力最大,易產(chǎn)生徑向裂紋。激光多道搭接掃描會(huì)出現(xiàn)回火軟化區(qū),當(dāng)搭接率為40%時(shí),峰值溫度最低、峰值殘余應(yīng)力最大。圓環(huán)激光束能夠?qū)崿F(xiàn)氣門座錐面區(qū)域的一次性精確硬化,離散激光束能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面的強(qiáng)韌結(jié)合,激光束能量離散能夠?qū)崿F(xiàn)離散硬化層深度的均勻性控制。（2）針對(duì)蠕墨鑄鐵激光熔凝工藝進(jìn)行仿真研究。隨著激光掃描速度的增加,氣門座峰值溫度下降、熔凝層深度及寬度減... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣門座溫度場(chǎng)仿真物理模型

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文19(a)t=0.09s(b)t=2.7s(c)t=5.4s(d)t=8.1s(e)t=10.8s圖3-3氣門座溫度場(chǎng)分布隨時(shí)間的變化沿激光掃描方向取t=2.7s、5.4s和8.1s三個(gè)不同時(shí)刻的峰值溫度點(diǎn)，各點(diǎn)熱循環(huán)曲線如圖3-4所示。通過(guò)計(jì)算得出，氣門座激光相變硬化的最大加熱速率達(dá)7318℃/s、最大冷卻速率達(dá)4039℃/s，這說(shuō)明激光相變硬化是一個(gè)快速加熱和冷卻的過(guò)程，工件表面在極短時(shí)間內(nèi)的溫度變化劇烈，當(dāng)激光輻照材料表面時(shí)，高激光功率密度通過(guò)熱傳導(dǎo)使其表面溫度急速升高，激光離開(kāi)后，由于材料自冷作用和表面換熱的影響使溫度迅速降低。圖3-4各時(shí)刻峰值溫度點(diǎn)的熱循環(huán)曲線t=10.8s時(shí)刻，在激光光斑中心位置截取模型，得到氣門座截面的溫度嘗溫度等值線和硬化層（紅色區(qū)域）分布，如圖3-5所示。可以看出，截面溫度和硬化層分布為典

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文19(a)t=0.09s(b)t=2.7s(c)t=5.4s(d)t=8.1s(e)t=10.8s圖3-3氣門座溫度場(chǎng)分布隨時(shí)間的變化沿激光掃描方向取t=2.7s、5.4s和8.1s三個(gè)不同時(shí)刻的峰值溫度點(diǎn)，各點(diǎn)熱循環(huán)曲線如圖3-4所示。通過(guò)計(jì)算得出，氣門座激光相變硬化的最大加熱速率達(dá)7318℃/s、最大冷卻速率達(dá)4039℃/s，這說(shuō)明激光相變硬化是一個(gè)快速加熱和冷卻的過(guò)程，工件表面在極短時(shí)間內(nèi)的溫度變化劇烈，當(dāng)激光輻照材料表面時(shí)，高激光功率密度通過(guò)熱傳導(dǎo)使其表面溫度急速升高，激光離開(kāi)后，由于材料自冷作用和表面換熱的影響使溫度迅速降低。圖3-4各時(shí)刻峰值溫度點(diǎn)的熱循環(huán)曲線t=10.8s時(shí)刻，在激光光斑中心位置截取模型，得到氣門座截面的溫度嘗溫度等值線和硬化層（紅色區(qū)域）分布，如圖3-5所示�？梢钥闯觯孛鏈囟群陀不瘜臃植紴榈�

【參考文獻(xiàn)】：
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[2]柴油機(jī)氣門座圈壓裝試驗(yàn)研究及CAE分析[D]. 李源.重慶大學(xué) 2016
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