多道激光熔覆应力场的模拟分析

实现了对应力场随时间变化的动态模拟分析,发现熔覆层纵向应力最大,横向应力次之,厚度方向应力最小;熔覆层中心一直处于拉应力状态并产生拉伸塑性变形;三向拉应力在材料进入弹性状态后,表现为横向和厚度方向上的拉应力明显下降,纵向应力基本保持不变;对于材料的拉伸或压缩塑性变形,热应变起到决定作用;分析送粉式激光熔覆内应力的产生机理表明,熔覆层中心靠近基体区域对裂纹最敏感,该区域处于第三类主应变状态。

同步送粉激光多道熔覆温度场及基体预热温度影响

采用ANSYS软件"生死单元"技术,建立了同步送粉激光多道熔覆温度场数值模拟模型,并对45钢表面熔覆Ni60合金粉末进行了仿真,获得了熔覆过程的温度场,分析了基体预热对其的影响。结果表明:基体各点在熔覆过程中以固定的温度伴随着热源同步前移,形成准稳态温度场;其他工艺参数不变时,熔池温度场最高温度随基体预热温度的升高而非线性递增。

变壁厚铜锌合金圆管的激光熔覆温度场数值模拟

针对铜锌合金在常温时由于激光吸收率低导致熔覆难度大的问题,使用预热法进行熔覆。为了准确掌握工件激光熔覆时温度场分布,提出了使用变吸收率参数建立铜管温度场模型的方法。基于有限元分析方法,使用ANSYS对变壁厚铜锌合金圆管表面单道和多道激光熔覆做了温度场数值模拟,分析模型结果并得出熔覆策略为:铜管中间厚壁部分采用连续熔覆,两端薄壁区域尽量减少连续熔覆道数,端面位置熔覆要减小激光功率。熔覆的最佳工艺参数为激光功率1.5 kW,扫描速度0.005 m/s,铜管两端位置熔覆时调整激光功率至1.2 kW,扫描速度0.005 m/s。参考熔覆策略对铜锌合金圆管进行熔覆试验,得到的熔覆层较为平整均匀,无明显裂纹或气孔。

GH4033基材相对稀释率的仿真研究

在研究多道激光熔覆稀释率时提出基材相对稀释率概念及其计算公式,并从冷却时间、搭接中心偏距和搭接率研究第一道对第二道的热效应以及基材相对稀释率。结果表明,GH4033在自然冷却情况下需要经历较长的冷却时间(360s)才能明显减小第一道对第二道的热效应,基材相对稀释率才会接近0;搭接中心偏距越大,基材相对稀释率越小;多道激光熔覆比较理想的搭接率为50%。