局部激光表面处理对7075铝合金残余应力的影响.pdf

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1、2014No．3重型机械·4l·局部激光表面处理对7075铝合金残余应力的影响李娜，刘帅(1．陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000；2．中核集团中国核电工程有限公司，北京100840)摘要：结合激光表面处理技术和“局部工程”的概念，采用局部激光表面处理方法对7075铝合金进行激光表面处理，以期得到合适的残余应力场，提高7075铝合金的疲劳性能。并结合有限元技术，基于ANSYS计算软件，对激光表面处理过程进行了模拟计算，得到了不同激光处理工艺下的残余应力场分布。关键词：7075铝合金；激光表面处理；有限元法；残余应力中图分类号：TG156文献标识码：A文章编号：1001—196X(

2、2014)03—0041—05Effectsoflocallasersurfacetreatmentonresidualstressof7075aluminumalloyUNa．LIUShuai(1，ShaanxiRailwayInstitution，Weinan714000，China；2．CNNCChinaNuclearPowerEngineeringCo．，Ltd．，Beijing100840，China)Abstract：Inordertogetasuitableresidualstressfieldandimprovethefatiguepropertiesof7075alumi

3、numalloy，locallasersurfacetreatmenttechnologyhasbeenusedin7075aluminumalloywhichisbasedonthecon—ceptof“localengineering”andthelasersurfacetreatmenttechnology．Inthispaper，throughsimulationandcalculationoflasersurfacetreatmentprocesswithfiniteelementtechnology，itobtaineddistributionofresidualstressf

4、ieldunderdifferentlasertreatmentprocess．Keywords：7075aluminumalloy；lasersurfacetreatment；residualstress焊接接头的疲劳性能引，其机理就是通过超0前言声或激光处理，在焊接结构上形成合适的应力高强铝合金以其独特的性能广泛应用于各场，也可以同时改善表面组织，从而达到提高个行业中。在载运工具中采用的铝合金结构疲劳强度的目的。本文从局部工程的概念出中，焊接已经逐步取代铆接成为铝合金连接的发，采用局部激光表面处理来提高7075铝合金主要手段。铝合金焊接结构在承受重复外载的疲劳性能，并结合有限元法对其改

5、善铝合金时，疲劳破坏是其主要的失效方式l。有研疲劳性能的机理进行了研究。究指出，提高金属材料疲劳性能最简便的方法可能就是引人残余应力场，残余压力能降低疲1激光表面处理实验劳裂纹扩展速率，提高材料的疲劳性能。近年1．1试验选材来，随着激光技术及超声技术应用越来越成所用7075铝合金材料为西南铝业有限责任熟，已有不少学者尝试用这两种新方法来改善公司生产的载运工具用铝合金，合金状态为7075．T6，规格为6mmx1220／11131x24401TIm，收稿日期：2013～12～08；修订日期：2014—01—21抗拉强度为530MPa，屈服强度为452MPa，延作者简介：李娜(1986一)，女，

6、陕西铁路工程职业技术学院助教。伸率为12％。其化学成分见表1。·42·重型机械2014No．B，1．2试样制备试样加工为紧凑拉伸试样(CT试样)，规格oo为标准的CT．100试样，严格按照中华人民共和国国家标准(GB／T6398-2000)“金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法”进行设计加工。CT100试Iolo样的具体尺寸如图1所示，其厚度为6mm。5(a)NL一1O试样激光处理示意图(b)PL一5试样激光处理示意图图2CT一100试样激光表面处理示意图Fig．2SketchofCT一100samplelaserslxrfaceprocess试验所用的激光设备为武汉华工激光成套设备有限公司生

7、产的HG．HL-5000型CO，激光器。工艺具体参数为：光斑直径5him；激光功率图1CT一100试样尺寸1000W；扫描速度2mm·S～；功率密度为100Fig．1CT一100samplesizeJ·mm一。经过局部激光表面处理的试样实物如图3所示。从图上可以看出经过激光处理的区域(1)铝合金表面预处理。实验选用表面喷涂表面喷涂的吸光涂料脱落，在试样表面形成与激吸光材料来提高铝合金对激光的吸收率。选择石光光斑直径大小相