45鋼激光淬火的模擬研究.pdf

1、激光表面強(qiáng)化技術(shù)是一種先進(jìn)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(qiáng)化、改性和修復(fù)等方面。為了更好的了解激光淬火過(guò)程中的熱作用過(guò)程、熱量傳遞的方式和過(guò)程、硬化層的分布特點(diǎn)以及激光淬火獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，本文對(duì)激光淬火的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究。因?yàn)榧す獯慊疬^(guò)程會(huì)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(diǎn)，所以很難通過(guò)試驗(yàn)直接測(cè)量其瞬時(shí)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(duì)45鋼的激光淬火過(guò)程

2、的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)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(jī)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(guò)程特點(diǎn)，對(duì)ANSYS中建立的三維實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)激光束作用的區(qū)域劃分了相對(duì)較細(xì)致的網(wǎng)格，以提高分析精度和準(zhǔn)確性。加載后求解，得到激光淬火過(guò)程的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)，可以觀察整個(gè)激光淬火過(guò)程中,試件中溫度場(chǎng)的變化

3、狀態(tài)，可以更加直觀的研究激光淬火技術(shù)過(guò)程。還可以觀察某一時(shí)刻溫度場(chǎng)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(chǎng)分布情況。
　　(3)在分析出的溫度場(chǎng)基礎(chǔ)上，計(jì)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(duì)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