20CrMnMo大模數(shù)齒輪激光淬火工藝有限元分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，激光淬火在各個(gè)零部件的熱處理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。激光淬火是通過(guò)激光光斑的掃描，使得工件表面瞬間獲得高溫并達(dá)到馬氏體轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)，然后通過(guò)冷的基體使溫度快速降低，從而達(dá)到淬火的目的。激光淬火在齒輪中的應(yīng)用，研究較少，實(shí)際應(yīng)用也不太廣泛。本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)常用齒輪鋼材料20CrMnMo進(jìn)行齒輪激光淬火的工藝和機(jī)械性能研究。
　　從激光淬火工藝的理論層面進(jìn)行了研究，總結(jié)了工藝中五大關(guān)鍵技術(shù)的解決方法。其中，掃描方式

2、是核心，決定著淬火的整體效果，本文分析了適合不同尺寸齒輪的掃描方式，提出了大模數(shù)齒輪新的掃描方式。針對(duì)于工藝中的掃描速度、偏移值和入射角的問(wèn)題，進(jìn)行了分析和研究，提出了新的計(jì)算方法。
　　基于ANSYS有限元軟件，通過(guò)模擬齒輪激光淬火過(guò)程的溫度場(chǎng)，對(duì)其做初步分析。本模擬的模型是通過(guò)UG軟件導(dǎo)入到ANSYS中的三維齒輪模型，在齒面上進(jìn)行模擬分析。激光光斑的移動(dòng)以及部分載荷施加等采用APDL語(yǔ)言進(jìn)行編程，直接導(dǎo)入到軟件中，便于修改和發(fā)

3、現(xiàn)錯(cuò)誤。模擬結(jié)果符合預(yù)想結(jié)果，一定程度上反映了激光淬火的優(yōu)良特性。根據(jù)模擬結(jié)果也得出了有一定參考價(jià)值的加工參數(shù)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　初步分析后，選擇20CrMnMo鋼材加工了一定尺寸的齒輪并開始試驗(yàn)研究。根據(jù)有限元模擬數(shù)據(jù)以及其他研究成果中的數(shù)值，整理劃分不同的參數(shù)組合（激光功率、掃描速度和光斑直徑）進(jìn)行激光淬火加工試驗(yàn)。采用MATLAB軟件對(duì)齒面硬度數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，分析得出齒面硬度值最大處的工藝參數(shù)。而后通過(guò)