細(xì)長軸激光熔覆過程中溫度應(yīng)力場分析及熔覆軌跡優(yōu)化.pdf

1、激光熔覆加工技術(shù)是新興的綠色再制造技術(shù)中的重要一員。激光熔覆技術(shù)經(jīng)過了十幾年的高速發(fā)展如今已經(jīng)在破損零件修復(fù)工程中被廣泛應(yīng)用。盡管軸類零件的激光熔覆再制造技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，但是缺乏一套完整的理論分析體系作為支撐并指導(dǎo)實(shí)踐。本文選取細(xì)長的階梯軸為例，將階梯軸的激光熔覆過程先從理論上進(jìn)行深入分析，再通過ANSYS有限元分析軟件的模擬仿真研究階梯軸的溫度場分布和應(yīng)力場分布。最后再通過實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證階梯軸的ANSYS模擬結(jié)果是否與實(shí)

2、際相符。
　　階梯軸的ANSYS有限元分析首先是建模，文章提出了一種全新的軸類零件建模和網(wǎng)格劃分方法。并對(duì)幾種熱分析單元做了計(jì)算對(duì)比找到最優(yōu)模擬單元。在對(duì)階梯軸的溫度場分析過程中，在階梯軸三段熔覆區(qū)上各選擇兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)其溫度隨時(shí)間的變化做了深入探討。階梯軸的應(yīng)力分析方法借鑒了溫度場分析的關(guān)鍵點(diǎn)分析方法，并且規(guī)劃了一條路徑研究應(yīng)力隨路徑的變化情況。為了研究階梯軸的變形，本文設(shè)計(jì)了8組熔覆實(shí)驗(yàn)，通過記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)一條使得階梯軸變形

3、最小的熔覆路徑，可以用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
　　文章最后將實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與ANSYS模擬的數(shù)據(jù)做了對(duì)比，驗(yàn)證了ANSYS建模的正確性以及對(duì)溫度場、應(yīng)力場以及變形模擬的真實(shí)有效性。通過對(duì)階梯軸兩端約束變形的模擬進(jìn)一步驗(yàn)證了最優(yōu)路徑的有效性。隨后通過這一理論指導(dǎo)石油鉆探工程中的一根銅管的熔覆，更進(jìn)一步證實(shí)了最優(yōu)路徑的合理性。在以后的實(shí)際修復(fù)軸類工程中，可以先通過ANSYS模擬尋找變形和應(yīng)力集中最小的最優(yōu)熔覆路徑，然后再開始熔覆工作。本文所述方