激光表面熔覆理論研究與數(shù)值模擬.pdf

1、作為一種經(jīng)濟有效的表面改性和快速成形方法，激光表面熔覆的應用領域伴隨其技術的不斷發(fā)展變得越來越廣。激光表面熔覆是一個復雜的物理及冶金過程[1]，實踐發(fā)現(xiàn)，要想獲得優(yōu)質(zhì)的熔覆效果，熔覆層質(zhì)量的保證是關鍵。熔覆質(zhì)量受到諸多工藝參數(shù)的影響，在其實際應用中，要處理的最重要的問題就是熔池溫度的控制以及裂紋的避免，而熔覆過程中的溫度與應力分布規(guī)律的把握是解決以上問題的前提基礎。
　　掌握激光表面熔覆的溫度及應力分布規(guī)律，關鍵是確定熔覆過程中熔

2、池的溫度隨時間的變化規(guī)律。但是在激光表面熔覆的應用實踐中，復雜的熱物理過程、極高的實驗溫度、毫米數(shù)量級的熔池大小、材料快速的固液狀態(tài)變化，讓用實驗測定熔池中液體的溫度分布規(guī)律變得非常困難[2]。
　　數(shù)值模擬的發(fā)展為熔池溫度的測定問題提供了一種便捷可靠的方法。通過對比各種有限元分析軟件，本文選擇ANSYS軟件，利用其模擬激光表面熔覆過程的溫度場，同時利用APDL語言編寫程序?qū)θ鄹策^程中的關鍵步驟進行參數(shù)化編程，通過改變實驗條件設定

3、，進行多因子組合變化，比較辨析結(jié)果區(qū)別及綜合作用效果。在溫度場有限元模擬分析的基礎上，本文還進行了激光表面熔覆的熱力耦合模擬，研究了應力場的分布規(guī)律，并根據(jù)模擬結(jié)果探究了裂紋形成的機理，為減少和消除熔覆層裂紋提供了理論基礎。主要做了以下工作:
　　(1)對激光表面熔覆的相關理論進行闡述，形成了相對完整的理論體系構(gòu)建。
　　(2)基于ANSYS軟件，進行了激光表面熔覆溫度場、應力場的數(shù)值模擬，總結(jié)歸納了激光功率、掃描速度等工藝