發(fā)布時間：2017-04-19 09:01

  本文關(guān)鍵詞：激光熔覆的溫度及應(yīng)力分析和數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 激光熔覆技術(shù)能把高性能的合金材料熔覆到價格低廉的金屬件上,可以改善制品的性能,且熱影響區(qū)極小,零部件基本不變形,特別適合于零部件的磨損及模具失效表面的修復(fù)。 本文研究的主要內(nèi)容有: 1通過對激光熔覆過程中,金屬帶橫截面形成機(jī)理的研究,提出了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng),并對激光工藝參數(shù)的相互聯(lián)系進(jìn)行討論。在熔覆層全熔情況下,利用質(zhì)量與能量的守恒定理,計算出激光功率的最小及最大的臨界值。 2采用預(yù)置法,在熱作塑料模具鋼P20表面激光熔覆H13粉,利用有限元ANSYS分析軟件,選用高斯熱源分布的近似熱源模型,通過二次開發(fā)語言APDL實現(xiàn)移動熱源的加載和卸載;建立了激光熔池瞬態(tài)溫度分布模型;并利用溫度場和應(yīng)力場的間接耦合,最終得到殘余應(yīng)力場。通過實驗驗證了本文建立的三維激光熔覆溫度場的動態(tài)模型,及冷卻后的殘余應(yīng)力場的模型是有效的。 3利用ANSYS模擬不同激光功率時的溫度場,得出熔池的最高溫度、溫度上升的速度及最大冷卻速度均與激光功率成正比,但溫度梯度大致相同。單純的靠提高激光功率對于降低冷卻速度,減小殘余應(yīng)力,作用不大。 4利用ANSYS模擬不同模型,不同激光束起始作用位置,得出,當(dāng)激光束的掃描起始位置距離工件熔覆邊緣大概2mm開始作用,可以有效的解決邊角能量集中導(dǎo)致塌陷的問題,同時也能減小由表面張力差造成的高度差。并用實驗驗證了該方法能在不改變激光參數(shù)的情況下,有效的解決邊緣塌陷問題。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 數(shù)值模擬 溫度場 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 激光熔覆存在的問題和發(fā)展方向14-16
• 1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)安排16-18
• 第二章 激光熔覆技術(shù)18-29
• 2.1 激光熔覆的特點18-19
• 2.2 激光熔覆工藝19-24
• 2.2.1 熔覆材料的選取19-20
• 2.2.2 材料的添加方式20-21
• 2.2.3 影響激光熔覆層質(zhì)量的因素21-24
• 2.3 實驗準(zhǔn)備24-28
• 2.3.1 激光和數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)24-25
• 2.3.2 實驗結(jié)果分析25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 熔池的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)29-39
• 3.1 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的提出29-30
• 3.1.1 金屬帶橫截面的形成29
• 3.1.2 熔覆帶橫截面輪廓的形成機(jī)理29-30
• 3.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的研究30-38
• 3.2.1 激光功率最小值的研究30-33
• 3.2.2 激光功率最大值的研究33-35
• 3.2.3 激光束起始作用位置對熔池的影響35-36
• 3.2.4 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的重要性36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 激光熔覆溫度場的模擬39-60
• 4.1 數(shù)值模擬的介紹39-40
• 4.1.1 激光熔覆數(shù)值模擬的意義和簡單歷程39-40
• 4.1.2 ANSYS概述40
• 4.2 激光熔覆溫度場的數(shù)學(xué)模型40-41
• 4.3 激光熔覆溫度場的有限元模型41-55
• 4.3.1 前處理42-51
• 4.3.2 后處理51-55
• 4.4 驗證性試驗研究55-59
• 4.4.1 溫度測量試驗操作圖55-56
• 4.4.2 溫度監(jiān)測系統(tǒng)56-57
• 4.4.3 實驗測試結(jié)果57-59
• 4.5 結(jié)論59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第五章 激光熔覆殘余應(yīng)力場模擬60-73
• 5.1 殘余應(yīng)力及其分類60
• 5.2 殘余應(yīng)力的測試方法60-61
• 5.3 激光熔覆殘余應(yīng)力分析61-65
• 5.3.1 產(chǎn)生原因61-62
• 5.3.2 熱力耦合分析62-63
• 5.3.3 裂紋形成63-64
• 5.3.4 減小殘余應(yīng)力措施64-65
• 5.4 殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬65-68
• 5.5 驗證性實驗研究68-71
• 5.5.1 X射線應(yīng)力測定儀68-69
• 5.5.2 殘余應(yīng)力的測試結(jié)果69-71
• 5.6 結(jié)論71-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 第六章 數(shù)值模擬的應(yīng)用73-84
• 6.1 激光功率對溫度場的影響73-77
• 6.1.1 前處理73-74
• 6.1.2 后處理74-77
• 6.2 解決邊緣塌陷問題77-83
• 6.2.1 有限元模擬78-81
• 6.2.2 驗證試驗81-83
• 6.3 本章小結(jié)83-84
• 第七章 結(jié)論與展望84-86
• 7.1 結(jié)論84-85
• 7.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 致謝89-90
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果90

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