45鋼激光淬火的模擬研究.pdf

1、激光表面強化技術(shù)是一種先進制造和再制造的技術(shù)手段，目前被廣泛應(yīng)用于材料和零件的表面強化、改性和修復(fù)等方面。為了更好的了解激光淬火過程中的熱作用過程、熱量傳遞的方式和過程、硬化層的分布特點以及激光淬火獨特的工藝特點，本文對激光淬火的瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場進行研究。因為激光淬火過程會受許多參數(shù)的影響，并且具有快速加熱和快速冷卻的特點，所以很難通過試驗直接測量其瞬時溫度和熱應(yīng)力的分布情況。本文是采用有限元分析軟件ANSYS，對45鋼的激光淬火過程

2、的溫度場和熱應(yīng)力場進行數(shù)值模擬和分析，主要內(nèi)容如下:
　　(1)研究了激光淬火的相關(guān)機理，還有數(shù)值模擬的相變潛熱、熱物性參數(shù)、激光能量轉(zhuǎn)換系數(shù)、數(shù)值模擬的熱源模型以及網(wǎng)格劃分等的處理。
　　(2)根據(jù)激光淬火的工藝過程特點，對ANSYS中建立的三維實體模型進行網(wǎng)格劃分，對激光束作用的區(qū)域劃分了相對較細致的網(wǎng)格，以提高分析精度和準確性。加載后求解，得到激光淬火過程的三維瞬態(tài)溫度場，可以觀察整個激光淬火過程中,試件中溫度場的變化

3、狀態(tài)，可以更加直觀的研究激光淬火技術(shù)過程。還可以觀察某一時刻溫度場的分布情況，使用剖面命令可以觀察到沿激光掃描方向和垂直于激光掃描方向的試件剖截面上的溫度場分布情況。
　　(3)在分析出的溫度場基礎(chǔ)上，計算了文中參數(shù)條件下，激光淬火產(chǎn)生的硬化層基本形態(tài)尺寸，總結(jié)了激光淬火工藝的硬化層的分布規(guī)律。研究不同激光功率對硬化層尺寸的影響。并提出了一些可行的優(yōu)化硬化層均勻性的方法，例如:采用功率密度均勻分布的曲邊矩形激光光斑、分段變速掃描的