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激光熔覆温度场的研究现状

介绍了国内外激光熔覆温度场的计算研究现状,分析了各  (本文共3页) 阅读全文>>

新疆大学
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零件修复中非垂直激光熔覆形貌预测与基础研究

激光熔覆技术是实现零件修复再制造的重要方法,其独特的工艺原理,广泛的应用领域,使其在近几十年里备受研究者的青睐。由于受到熔覆设备尺寸的限制,对于有些复杂零件不能实现激光束垂直照射基体,激光熔覆时激光束照射在基体上的光斑形状发生改变,导致其和基体、粉末的耦合发生变化,熔覆条件也发生改变。因此非垂直激光熔覆不能简单套用激光垂直照射熔覆的研究成果。针对这一问题,对激光熔覆进行了基础性研究,并借助激光熔覆温度场数值模拟研究了非垂直激光照射下熔覆层的几何形貌与激光入射角的关系。在研究垂直激光照射熔覆原理的基础上,并根据非垂直激光熔覆特点程总结出物理模型,介绍了光、粉以及基体的耦合过程,为零件修复中非垂直激光熔覆形貌预测做准备。针对零件修复中非垂直激光熔覆物理过程的特点采用“生死”单元技术,利用三维瞬态温度场的数值模拟实现熔覆层的自动拟合,预测出激光束在0°、10°、20°、30°、40°入射角度熔覆层的三维几何形貌。为了验证数值模拟结果的...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

南昌大学
南昌大学

激光熔覆Ni/WC涂层的数值模拟与涂层组织和性能的研究

高锰钢在强烈的冲击下表现出优异的耐磨性,由此而被常用于矿山、冶金、铁路、电力等行业,但仅在大冲击、高应力、磨料硬度大的工况下,其高耐磨性才能够表现出来。作为一种应用前景十分广阔的激光熔覆表面强化技术是提高其耐磨性的有效手段。因此,本文利用激光熔覆表面改性技术在高锰钢表面熔覆一层Ni/WC复合涂层,以期高锰钢耐磨性得以提高,并做了激光熔覆的数值模拟,希望通过结合试验结果和模拟结果分析研究熔覆层的组织和性能。主要研究内容如下:(1)根据同轴送粉激光熔覆的特点,利用有限元软件ANSYS模拟温度场的动态过程,采用生死单元法求得熔覆层形貌的三维模型,模拟中加入了熔覆粉末的温升、激光的衰减、相变潜热以及温度对材料热物理性能的影响等因素的影响作用,通过将温度场的结果与凝固理论结合,由形状控制因子推导出沿基体表面往深度方向的熔覆层组织依次为等轴晶、枝晶、胞晶、平面晶,由冷却速度推断出熔覆层组织大小关系为等轴晶枝晶胞晶平面晶,通过验证试验证明了模...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

新疆大学
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面向薄壁零件的激光熔覆变形控制方法研究

激光熔覆技术作为绿色再制造的支柱技术之一,具有节约能源,可获得良好冶金结合涂层等优点,被广泛用于破损零件的修复中。而薄壁型零件广泛存在于能源、石油、航空航天等领域中,这类零件制造成本高昂,具有极高的再制造价值。在进行薄壁型零件激光熔覆修复时,不仅要注重熔覆层的成型质量,还要注重零件的变形,因此,薄壁型零件的激光熔覆修复比其他大型零部件的修复要复杂的多。论文主要围绕减小薄壁件变形,提高成型质量进行研究的。主要的研究内容和结论如下:(1)研究了薄壁件激光熔覆扫描顺序决策方法,应用ANSYS软件求解了薄板温度场瞬态解。将熔覆层上表面与基材下表面的温度差值作为求解准则,进行薄板激光熔覆的扫描顺序规划,本文称之为温度极差最小法。将温度极差最小法与传统扫描方法进行温度场对比,结果发现传统扫描方法每道的最高温度都普遍高于温度极差最小法的温度。(2)为了验证已建立的薄板温度场模型的正确性及验证温度极差最小法可以提高成型质量,控制薄壁件的变形,搭...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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激光熔覆微观组织形成过程相场法模拟研究

激光熔覆技术是一种以增加材料的方式在基体材料表面形成覆层的特种加工技术,具有热影响区小、制件性能优良、可处理的材料范围广、生产效率高等优点,在材料表面改性及贵重零件修复领域具有广阔的应用前景。本文考虑了激光熔覆过程中各种工艺参数的综合作用,将激光熔覆宏观模型与相场模型相结合,提出了一种宏-微观耦合模型,用于再现激光熔覆微观组织形成过程,为实现激光熔覆过程微观组织形成过程的有效控制提供理论指导。首先,将本文建立的同轴送粉激光熔覆层动态变化模型与激光熔覆传热模型相结合,对激光熔覆宏观过程进行模拟,模拟结果真实地再现了熔覆层动态变化过程并反映了温度场变化规律;其次,通过宏观传热计算,确定激光熔覆微观组织生长所处温度环境,而后利用基于自由能泛函的相场模型模拟了熔池不同位置微观组织演化过程,模拟结果显示:熔池底部为细长柱状晶,生长方向由熔池底部向熔池顶部并略偏向激光扫描方向,熔池中上部为不对称的等轴枝晶,优先生长方向与扫描方向夹角约为50...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
浙江工业大学

激光熔覆残余应力场的数值模拟

激光熔覆是在基体表面形成与基体相互熔合且具有完全不同成分与性能的合金覆层的先进技术。激光熔覆技术在新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造等领域得到了广泛的应用。激光熔覆过程中,材料经历快速熔化快速凝固过程,同时伴随着复杂的热物理过程和微观组织结构生成过程。由于激光熔覆过程中激光的热输入作用,必然导致工件内残余应力的产生。而残余应力的存在会严重影响工件的机械性能和使用寿命。同时应力的变化和分布难以通过试验的手段直接测得。因此,对温度场和应力场的数值模拟是获得温度信息和应力应变信息的有效方法。本文分别采用ANSYS软件和MSC.Marc软件,分别采用顺序耦合法和直接耦合法,建立了同步送粉激光熔覆过程应力场的有限元模型,并进行了仿真计算,主要内容如下:使用ANSYS参数化设计语言APDL,建立了同步送粉激光熔覆的有限元模型,定义了熔覆过程中的边界条件、相变潜热、随温度变化的热物性参数等。采用ANSYS的生死单元方...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>