近年來,隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,我國對石油和天然氣等能源的需求逐漸增加,對高溫高壓井、深井以及超深井的探索力度顯著提高,復雜惡劣的鉆井環(huán)境愈發(fā)突顯,常規(guī)螺桿鉆具中的丁腈橡膠定子難以滿足耐高溫的性能要求,因此需要制備全金屬材料螺桿馬達,但全金屬定轉(zhuǎn)子承受著大扭矩、摩擦力以及沖擊力等各種復雜交變應力的作用,極易出現(xiàn)腐蝕、斷裂以及嚴重磨損等失效現(xiàn)象,因此地質(zhì)鉆探技術裝備的研發(fā)及應用面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。面對全金屬定轉(zhuǎn)子表面磨損嚴重的技術難題,本文通過調(diào)研激光熱處理技術的應用特點以及研究現(xiàn)狀,提出了激光熱處理技術的工藝研究方案。本文采用HJ系列工業(yè)用高功率橫流CO₂激光器對定轉(zhuǎn)子用4145H鋼進行激光淬火處理,通過金相分析、硬度測試以及摩擦磨損實驗研究了激光工藝參數(shù)對淬火質(zhì)量的影響機制,并通過ANSYS軟件建立了三維實體模型,實現(xiàn)了激光淬火過程的溫度場仿真模擬。本文通過綜合分析不同激光工藝參數(shù)的實驗結(jié)果以及模擬仿真結(jié)果,得出激光工藝參數(shù)對淬火質(zhì)量影響顯著,其中,馬氏體組織含量、表面硬度以及表面磨損程度隨激光功率和激光掃描速度的上升呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,而相變冷卻速度隨激光功率的... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

全金屬螺桿鉆具失效實例圖

中國地質(zhì)大學（北京）碩士學位論文光淬火技術對于提高定轉(zhuǎn)子用4145H鋼材料性能的可行性。1.2.2激光淬火的原理圖1-3激光淬火示意圖圖1-4激光淬火工藝曲線與常規(guī)淬火工藝曲線對比圖激光淬火又被稱為激光相變硬化，如圖1-3所示，利用高能量的激光光束輻射作用，促使激光輻射區(qū)域內(nèi)的表面材料以極短的時間達到奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度Ac3或Ac1以上，快速奧氏體化形成奧氏體組織，當激光光束輻射過后，材料表面與基體之間發(fā)生熱量的傳導導致材料表層迅速自冷，材料表層組織發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化，從而完成相變硬化過程，如圖1-4所示，曲線1即為激光淬火的溫度曲線，并且對比圖1-4中常規(guī)淬火的溫度曲線2，可以看出激光淬火和常規(guī)淬火首先都需要將材料加熱到Ac3或Ac1溫度點以上，使得材料溫度達到奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度，以此獲得奧氏體組織，常規(guī)淬火為使材5

中國地質(zhì)大學（北京）碩士學位論文光淬火技術對于提高定轉(zhuǎn)子用4145H鋼材料性能的可行性。1.2.2激光淬火的原理圖1-3激光淬火示意圖圖1-4激光淬火工藝曲線與常規(guī)淬火工藝曲線對比圖激光淬火又被稱為激光相變硬化，如圖1-3所示，利用高能量的激光光束輻射作用，促使激光輻射區(qū)域內(nèi)的表面材料以極短的時間達到奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度Ac3或Ac1以上，快速奧氏體化形成奧氏體組織，當激光光束輻射過后，材料表面與基體之間發(fā)生熱量的傳導導致材料表層迅速自冷，材料表層組織發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化，從而完成相變硬化過程，如圖1-4所示，曲線1即為激光淬火的溫度曲線，并且對比圖1-4中常規(guī)淬火的溫度曲線2，可以看出激光淬火和常規(guī)淬火首先都需要將材料加熱到Ac3或Ac1溫度點以上，使得材料溫度達到奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度，以此獲得奧氏體組織，常規(guī)淬火為使材5

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3463765