超高速激光熔覆影响细长活塞杆弯曲变形的仿真分析与试验

目的针对细长活塞杆在超高速激光熔覆过程中产生变形的问题,开展热-结构耦合的数值模拟和试验研究。方法采用高斯热源和单向耦合方式,建立细长活塞杆超高速激光熔覆的热-结构耦合仿真分析模型,探讨活塞杆在不同功率和扫描速度下瞬态温度和应力分布的演化过程。构建超高速激光熔覆细长活塞杆变形的试验测试方案,提出9组激光熔覆工况参数,并将试验测试结果与有限元仿真进行对比。结果在激光功率相同时,熔池形貌随扫描速度的增大而发生变化,其等温线呈现彗星状,活塞杆表面上的温度变化曲线要经历3个峰值,然后冷却至室温,最后趋于稳定。熔池区域的等效应力值最大,且会随激光光源的轴向移动而发生演化,而涂层与基体结合界面处的等效应力在极短时间内会经历先升后降的多次循环,然后趋于稳定。沿活塞杆轴向的等效应力呈现两端高、中间低且顶尖端最大的趋势,等效应力值均随激光功率的增加而增大,其应力差值与活塞杆的变形量相对应。当功率为3500 W、扫描速度为25 m/min时,应力差值最小,且变形量也最小。结论热应力是引起活塞杆轴向应力分布变化的主要影响因素,轴向等效应力的差值决定着活塞杆变形量的大小,所得结论可为细长轴类零件表面处理的超高速激光熔覆工艺参数选取提供指导。

细长轴活塞杆加工精度的提升方案

某细长轴活塞杆是某型号压缩机主机关键部件,属于精密加工零件,运行过程中连接十字头与活塞体,细长轴活塞杆加工质量直接会影响十字头及活塞体的正常运行。活塞杆的精磨后粗糙度要求为0.2,同轴度、圆柱度、直线度为0.03mm左右。由于细长轴刚性很差、车削加工时受切削力、切削热和振动等的作用和影响,极易产生变形,出现直线度、圆柱度等加工误差,不易达到设计的技术要求,造成高废品率。本文通过分析加工过程影响细长轴活塞杆精度和表面质量的因素,从设备、工装、工艺方面研究其解决方案。

探析细长杆件车削加工方法

细长杆是机械加工中较为常见的零件。该类零件其加工难点在于加工变形大,很难保证零件的加工精度。本文以空心细长活塞杆件为例,充分分析零件结构、工艺特点,分析零件产生各种缺陷的原因、掌握加工难点。最后通过合理选择切削参数、刀具几何参数、走刀方式与装夹方式等途径,探索出行之有效的细长杆类零件加工方法。