激光相变硬化的数值模拟

《激光相变硬化的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西北工业太学硕士学位论丈激光相变硬化的数值模拟摘要激光相变硬化是一个多参数综合作用的工艺过程，目前，在实践中仍主要依靠试验和经验来获得激光处理参数。激光相变硬化的计算机数值模拟，对研究激光相交硬化过程，合理制定工艺参数有着重要意义。本文根据激光淬火的实际过程，将激光束的匀速扫描简化为间歇、跳跃式运动，分别考虑试样下底面为自然冷却和强制冷却两种·隋况，建立了三维有限尺度板状试样激光相变硬化模型，并根据有限单元法的基本原理，推导出所建模型的有限单元方程，进而研制开发出了激光相变硬化有限元模拟分析软件Qiujie，实验结果表明该软件是可靠实用的。文中以

2、GCrl5钢为例，对激光相变硬化过程进行了模拟计算分析。研究了温度场和硬化层分布规律；分析了试样厚度和试样底面边界条件对温度场和硬化层深度影响作用，结果表明试样厚度和底面边界条件对厚度小于5mm的试样的影响显著；通过分析激光工艺与硬化层深度和表面峰值温度的关系，确定出激光功率和扫描速度对硬化层深度和表面峰值温度的经验关系表达式。关键词：激光相变硬化温度场数值模拟有限元法NumericaISimulationInLaserPhaseTrfinsformationHardeningProcessABSTRACTLaserphasetransforma

3、tionhardeningprocessisaffectedbymanyfactors．Atpresent，theparametersoflaserprocessingarechosenmainlybyexperimentandthroughexperience．Numericalsimulationinlaserphasetransformationhardeningprocessissignificantforstudyingmechanismandoptimizingparametersoflasertransformationharden

4、ing．Inthispaper,thelaserphasetransformationhardeningprocessisstudied，andathree—dimensiontemperaturefieldmodeloffinitesizeplatemodelforFEM(finiteelementmethomanalysisiSestablished．ThenumericalsimulationsoftwarenamedQiujieisdeveloped，whichisbasedonthemodelandthefiniteelementequ

5、ationoftemperaturefieldeducedformtheprincipleofFEM．Tl”msnitofexperimentshowsthatthesoftwareisreliableandpractical．Theprocessoflaserhardening,throughGCrl5steel，issimulatedandstudiedwiththesoftware，includingthedistributionruleoftemperaturefieldandthehardenlayer,theeffectoftheth

6、icknessofworkpieceandtheboundaryconditionoflowersurface．111eresultsshowthatthethicknessandtheboundaryconditionoflowersurfacehavesignificanteffect．Theexpressionsoftherelationsamonglaserpower,scanningspeed，andhardenlayer,peaktemperatureareobtained．Keywords：laserphasetransformat

7、ionhardening，temperaturefield，numericalsimulation，FEM西北工业大学硕士学位论文第一章资料综述1．1引言热处理是将固态金属(包括纯金属和合金)在一定的介质中，通过特定的加热、保温和冷却方法，使之获得需要的组织，从而获得工程技术上所需性能的工艺过程的总称，是零件生产中不可缺少的工序，具有悠久的历史[1]。随着科学技术的进步和生产发展的需求，作为传统加工制造业的热处理正面临着新的挑战，发展先进的热处理技术己成为时代的要求[2。]。激光自上世纪六十年代问世以来，激光技术作为一门举世瞩目的高新技术几乎在各

8、行业都取得了重要应用。美国通用公司于1971年首次用一台250WCO，激光器成功的进行了激光热处理试验，三十多年来利用大功率激光器实现材