本文關(guān)鍵詞：H13激光表面淬火數(shù)值模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展,模具已成為主要的成型工具,對模具質(zhì)量的要求也越發(fā)提高。H13是壓鑄模的主要原材料,傳統(tǒng)的物理表面處理法提高其表面抗疲勞強(qiáng)度時(shí)存在工件變形的困難,而利用激光表面淬火在克服這一困難的前提下,可以進(jìn)一步改善模具的表面硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性、抗疲勞性以及臨界斷裂韌度等力學(xué)性能。激光表面淬火技術(shù)受到多種因素和參數(shù)的綜合影響,難以通過實(shí)驗(yàn)分析激光相變硬化層具體變化過程。本文通過有限元分析方法,對激光表面淬火過程進(jìn)行溫度場數(shù)值模擬,利用溫度場結(jié)果預(yù)測硬化層深度。采用CO2激光表面加工系統(tǒng),對H13工件進(jìn)行激光淬火實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果對硬化層深度預(yù)測的準(zhǔn)確性。本文以H13 (4Cr5MoV1Si)熱作模具鋼為分析對象,運(yùn)用有限元分析方法,模擬激光表面淬火過程H13長方體工件的溫度場瞬態(tài)變化過程與分布。通過選擇不同的激光工藝參數(shù),分析激光掃插過程模型的溫度場的變化規(guī)律。根據(jù)量度場中奧氏體相變等溫線預(yù)測工件硬化層深和層寬�？傮w分析硬化型分布均勻性,提出改善硬化分布均勻性的方法。得出以下結(jié)論：1、H13激光表面淬火硬化層深度與激光功率成正比,與激光掃描速度和激光直徑成反比。2、H13不同厚度試樣,對工件量度有一定的影響,厚度越小影響越大,深度方向量度越高。3、恒定的激光掃描速度,會造成工件進(jìn)出端硬化層過淺與過深,通過分段掃描工藝可改善硬化層縱向分布不均。改變激光形狀,使光斑能量分布均勻,可增大橫截面內(nèi)光斑邊緣處硬化層深度。4、通過數(shù)值模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,得出H13激光表面淬火的硬化層數(shù)值模擬結(jié)果可以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供一定的參考作用,其準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步提高。
【關(guān)鍵詞】：H13 激光表面淬火 數(shù)值模擬 硬化層 硬度
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 選題依據(jù)10-11
• 1.2 激光表面淬火簡介11-15
• 1.2.1 激光表面淬火原理11-12
• 1.2.2 激光表面淬火過程中材料組織變化12-13
• 1.2.3 激光表面淬火后材料組織分布13-14
• 1.2.4 激光表面淬火的應(yīng)用14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本課題研究目的及意義17
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 2 H13激光表面淬火數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)18-25
• 2.1 H13激光表面淬火傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)18-20
• 2.1.1 熱傳遞方式18-19
• 2.1.2 激光表面強(qiáng)化熱傳導(dǎo)微分方程及其定解條件的確定19-20
• 2.2 數(shù)值模擬過程中的關(guān)鍵問題20-24
• 2.2.1 激光光源的選取20-21
• 2.2.2 物理模型21-22
• 2.2.3 實(shí)體單元類型22-23
• 2.2.4 表面效應(yīng)單元23
• 2.2.5 相變潛熱23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 H13激光表面淬火過程溫度場模擬25-42
• 3.1 溫度場模擬方案25
• 3.2 H13模具鋼物理參數(shù)25-26
• 3.3 溫度場模擬過程26-28
• 3.3.1 建立有限元模型26-27
• 3.3.2 加載求解27
• 3.3.3 后處理27-28
• 3.4 模擬結(jié)果分析28-40
• 3.4.1 激光工藝參數(shù)變化對溫度場的影響32-37
• 3.4.2 工件起始溫度對溫度場的影響37-38
• 3.4.3 工件厚度對溫場的影響38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 H13相變硬化層均勻性分析42-49
• 4.1 相變硬化層模擬的基本依據(jù)42
• 4.2 相變硬化層深與層寬42-44
• 4.2.1 相變硬化層層深42-43
• 4.2.2 相變硬化層層寬43-44
• 4.3 硬化層均勻性分析44
• 4.4 改善硬化層分布均勻性的方法44-47
• 4.4.1 改善H13橫截面硬化層分布均勻性44-46
• 4.4.2 改善H13縱截面硬化層分布均勻性46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-49
• 5 H13激光表面淬火實(shí)驗(yàn)研究49-60
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備49-51
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料49
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49-50
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)過程50-51
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-55
• 5.2.1 金相試樣的制作51-52
• 5.2.2 相變硬化區(qū)及其組織52-53
• 5.2.3 顯微硬度值及其硬化層深度和寬度53-55
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對比55-59
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果55-56
• 5.3.2 工藝參數(shù)與硬化層深度相關(guān)性分析56-58
• 5.3.3 誤差分析58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-66
• 個(gè)人簡歷66

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  本文關(guān)鍵詞：H13激光表面淬火數(shù)值模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：351412