基于复杂移动热源模拟的激光自熔覆试验研究

激光自熔覆是一种利用激光进行特定材料表面强化的工艺,在激光自熔覆系统中,获取移动热源的复杂轨迹点是至关重要的.工程应用中,工件表面的激光自熔覆往往涉及复杂的三维路径,复杂路径所产生的三维坐标点不能使用通常的二维函数来简单表达.本研究通过有限元模拟激光自熔覆工艺过程,先用建模软件根据实验试样建立自熔覆轨迹复杂的三维模型,导入到有限元软件中进行分析,然后针对工业生产中常用的汽车模具材料GGG70L(德标球墨铸铁)建立逼近真实的有限元模型,提出线性插值方法并运用在移动热源子程序中,实现了复杂三维自熔覆轨迹的模拟.采用激光光斑20 mm,激光扫描速率8 mm/s,激光功率2800 W,将有限元模拟形变量的实验与工程实验进行对比分析,结果表明两者的平均误差约为0.7%,误差范围在实际工程可接受的范围之内,说明有限元模型和模拟结果可靠,可在一定程度上代替工程实验,从而提高激光淬火实验的效率并节省成本.