本文關(guān)鍵詞：斜齒輪激光熔覆溫度場(chǎng)分析與試驗(yàn)研究

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【摘要】：激光熔覆技術(shù)是一種利用激光輻照,使待修復(fù)零件與熔覆粉末形成冶金結(jié)合,修復(fù)后擁有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性等性能的表面工程技術(shù),特別適合于修復(fù)一些高精度的零部件,也逐漸成為了機(jī)械零部件再制造領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要方法。在理論研究方面,以數(shù)值計(jì)算方法為基礎(chǔ),對(duì)激光熔覆過程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了深入的分析,探討了齒輪軸齒面激光熔覆過程中溫度場(chǎng)的特殊規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,在實(shí)際齒面進(jìn)行熔覆時(shí),輸入的激光能量將極大地集中在輪齒內(nèi)部,而光斑兩側(cè)的溫度場(chǎng)分布狀態(tài)極不均勻,靠近齒頂一側(cè)的等溫線更加深入輪齒內(nèi)部,而在靠近齒根一側(cè),等溫線的分布十分密集,將導(dǎo)致在該部位出現(xiàn)較大的溫度梯度。此外,在激光熔覆技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,針對(duì)齒輪軸轉(zhuǎn)子,進(jìn)行了單光束熔覆的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果一致,存在齒頂過熔,齒根部位應(yīng)力過于集中的問題。針對(duì)斜齒輪齒面在單光束激光熔覆時(shí),易出現(xiàn)齒頂過度熔化,齒根部位等溫線過于密集,溫度梯度較大,熔覆層易開裂等問題,采用多光束對(duì)齒面進(jìn)行熔覆。采用有限元計(jì)算的方法,對(duì)不同光束數(shù)量及能量分布條件下,斜齒面激光熔覆過程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,多光束分布激光熔覆時(shí),輪齒內(nèi)部的溫度分布更加均勻,而齒頂部位的最高溫度明顯下降,在保證齒面形成完整熔覆層的條件下,可避免齒頂?shù)倪^度塌陷以及齒根部位的溫度梯度過大。著重比較討論了兩光束、三光束及不同能量分布狀態(tài)下輪齒內(nèi)溫度場(chǎng)狀態(tài),設(shè)計(jì)了三光束且能量分布不均勻的能量狀態(tài),分析結(jié)果表明,先導(dǎo)光束提升了輪齒的整體溫度,后續(xù)光束產(chǎn)生的熱量在熔覆的同時(shí)也減緩了輪齒的冷卻速度,此時(shí)輪齒內(nèi)的溫度分布更加均勻,齒根部位的溫度梯度水平明顯降低,對(duì)降低齒輪熔覆后其內(nèi)部的應(yīng)力水平最為有利。設(shè)計(jì)出多光束激光熔覆加工系統(tǒng),完成多光束熔覆光路設(shè)計(jì),為今后多光束實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.4

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本文編號(hào)：1302131