模具钢激光抛光过程的数值模拟与缺陷机理分析

发布时间：2021-04-21 10:20

　　激光抛光是一种新型抛光技术,具有高效率、非接触、自动化加工等优势,已经广泛地应用于各种材料上。目前激光抛光的研究工作主要集中在抛光工艺,对于激光抛光的机理还尚未研究透彻。本文以模具钢为研究对象,通过数值模拟与实验相结合的方法,建立激光抛光数值模型,模拟了激光抛光时表面流动过程,得到各参数对抛光效果的影响,为激光抛光工艺参数的选取提供指导作用。（1）建立了激光抛光表面演变的二维瞬态模型。通过对抛光前的模具钢表面进行频率分析,采用主要频率合成轮廓曲线用于模型表面构建。模型耦合传热场和流动场,采用移动的激光光源,综合考虑熔池中毛细力和热毛细力的作用,模拟出激光抛光的温度分布和流动过程。模拟结果表明,激光抛光过程中,粗糙的表面在毛细力与热毛细作用下发生流动,高处的熔融材料流向低处,降低了表面高度差,得到平整的表面。（2）模拟分析了激光功率和扫描速度对激光抛光过程的影响。熔池深度与激光功率呈正线性关系,与扫描速度呈负线性关系;抛光后的表面粗糙度与激光功率和扫描速度均呈U型分布关系。（3）通过激光抛光的实验结果与模拟结果对比,熔池深度误差为7.5%,表面粗糙度的误差为7.0%,模型所预测熔池凝固组... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 激光抛光研究背景
    1.2 激光抛光工艺研究进展
    1.3 激光抛光数值模拟研究进展
    1.4 本文的研究内容
2 激光抛光过程数值模型建立
    2.1 模型初始表面构建
    2.2 激光抛光表面演变数值模型
    2.3 本章小结
3 激光抛光表面演变模拟结果分析
    3.1 激光抛光表面演变数值模型的模拟结果
    3.2 抛光工艺参数对激光抛光过程的影响
    3.3 本章小结
4 激光抛光表面演变模拟实验验证
    4.1激光抛光实验
    4.2 模拟结果与实验结果对比分析
    4.3 本章小结
5 激光抛光模具表面钢缺陷分析
    5.1 激光抛光表面缺陷研究现状
    5.2 陨石坑缺陷分析
    5.3 陨石坑缺陷形成机理
    5.4 铝液滴流动场数值模拟
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]38CrMoAl表面YAG激光抛光技术研究[J]. 那冉,陈涛.  激光与光电子学进展. 2016(01)
[2]金属材料表面的激光抛光研究进展[J]. 戴伟,郑志镇,李建军,黄齐文,刘佳.  激光与光电子学进展. 2015(11)
[3]化学机械抛光技术研究现状及进展[J]. 董伟.  制造技术与机床. 2012(07)
[4]纳秒脉冲激光对316L不锈钢微抛光效果的影响[J]. 张峰烈,傅星,刘春阳.  纳米技术与精密工程. 2011(04)
[5]浅谈塑料模具的抛光[J]. 贾乃智.  模具制造. 2011(05)
[6]模具的表面改性工艺技术[J]. 高玉魁.  金属加工(热加工). 2010(03)
[7]激光抛光技术的研究现状[J]. 陈涛,王彩红,吴坚,刘世炳,左铁钏.  新技术新工艺. 2009(09)
[8]模具抛光技术浅谈[J]. 曹驰,马颖,刘洪军,李元东.  电加工与模具. 2009(S1)
[9]影响激光抛光效果的因素分析[J]. 黄加福,魏昕,谢小柱,何广涛.  激光与光电子学进展. 2008(12)
[10]模具钢SKD11强流脉冲电子束表面处理的形貌研究[J]. 吴平生,郝胜智,李旻才,宋振飞,董闯.  真空科学与技术学报. 2008(06)

博士论文
[1]金属材料纳秒紫外脉冲激光微抛光理论与技术的研究[D]. 张峰烈.天津大学 2011

硕士论文
[1]复杂曲面研磨抛光机器人力控制研究[D]. 王新涛.东北大学 2012



本文编号：3151579