電子束鋁合金表面處理溫度場及應(yīng)力場仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋁及鋁合金材料具有比強(qiáng)度高、易加工成型等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各個高新領(lǐng)域,但亦有易腐蝕等缺點(diǎn),因此需要進(jìn)行表面處理。而電子束表面處理技術(shù)能夠有效地提高材料表面的強(qiáng)度和改善材料表面的耐磨性及耐蝕性。但是目前人們對電子束表面處理過程并不十分了解,因此有必要對其進(jìn)行研究。
　　通過閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn),分析電子束表面處理過程溫度場及應(yīng)力場形成的物理基礎(chǔ),結(jié)合電子束焊機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境和仿真相關(guān)理論,建立了電子束表面處理溫度場的有限元模型,并進(jìn)行

2、了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在溫度場有限元模型的基礎(chǔ)上建立了電子束表面處理應(yīng)力場的有限元模型,分析了高溫?zé)崃W(xué)參數(shù)對電子束表面處理應(yīng)力場的影響,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。討論了束流大小、束斑直徑和掃描半徑對掃描電子束表面處理溫度場及應(yīng)力場的影響。研究表明:所建立的電子束表面處理溫度場有限元模型是合理的。在處理區(qū)獲得晶粒非常細(xì)小的表面強(qiáng)化區(qū)組織,電子束表面處理后的鋁合金表面硬度大幅度提高,是基體硬度的1.39倍。在其它參數(shù)不變的情況下,隨著束流I的增大,試樣表面

3、的最高溫度基本上呈線性升高,熔池的寬度和深度也有所增大;隨著束斑直徑d增加,試樣表面的最高溫度呈線性下降,熔池的深度也略有減小,而寬度則快速地增大;隨著掃描半徑R增加,最高溫度、熔池的寬度和深度均急劇下降。所建立的電子束表面處理應(yīng)力有限元模型及通過不斷地試驗(yàn)確定的材料高溫?zé)崃W(xué)參數(shù)是合理的。試樣表面最大應(yīng)力出現(xiàn)在掃描帶內(nèi)側(cè),最大應(yīng)力值為115.4MPa。在其它參數(shù)不變的情況下,隨著束流的增加,試樣表面的最大應(yīng)力基本上呈線性升高;束流小于